深埋安山岩动态力学特性及破碎特征
作者：
赵泽虎, 李祥龙, 乔登攀, 胡启文, 王建国
作者单位：
1. 昆明理工大学 国土资源工程学院, 云南 昆明 650093;
2. 云南省教育厅爆破新技术工程研究中心, 云南 昆明 650093
扫一扫
阅读全文
摘要
随着开采深度的增加，岩石力学参数随之发生改变，支护方式也应随之适时调整。为准确掌握基建矿山的岩石动态力学性能，以Jama铜矿的主要围岩安山岩为研究对象，开展了不同加载速度下的常规单轴霍普金森压杆(SHPB)试验，得到了安山岩的动态力学参数及破坏特征，并基于断裂力学理论，构建了考虑应变率的平均块度预测模型，并对冲击破碎后的碎块进行扫描电镜分析。试验结果表明：安山岩的动态压缩应力-应变曲线可分为4个阶段，压密阶段较静态曲线表现不明显。随应变率的提高，动态峰值强度及动态强度因子均呈线性增大趋势，单位体积吸能密度和质量破碎能耗均呈二次多项式规律的增长趋势；随新增比表面积的增大，吸能密度呈线性增大；预测模型理论值与试验值高度吻合；不同冲击速度下试件多以沿晶破坏为主，断口形貌较为复杂，相同放大倍数下随冲击载荷的增加，细观分形维数D_e呈线性正相关，可为后期自然崩落法底部结构爆破参数优化及工程应用提供一定的参考。
图片
图 1 标准试件的加工过程
图 2 常规单轴 SHPB 试验系统
图 3 应力波传播示意
图 4 不同冲击速度的应力-应变曲线
图 5 典型的原始波形及应力平衡曲线
图 6 应变率为 71.74 s-1的应力-应变曲线
图 7 动态抗压强度与应变率的关系曲线
图 8 单位吸收能特性与应变率的关系
图 9 能量传递过程
图 10 体积吸收能密度与新增比表面积
图 11 试件筛分样例
图 12 累计质量分数的试验值和计算值曲线
图 13 平均块度特征值预测关系
图 14 沿晶断口
图 15 不同冲击速度下安山岩试件的断口形貌
图 16 图像二值化及分形处理
图 17 分形维数与冲击速度的关系
作者简介
李祥龙（1981-），安徽淮北人，昆明理工大学教授，博士生导师，现任昆明理工大学云南高等研究院综合事务管理部部长，中国爆破工程协会专家委员会委员，中国爆破工程协会标准化技术委员会委员，中国爆破工程协会理事，国家应急管理部矿山安全专家库专家，中国力学学会工程爆破专业委员会委员，中国岩石破碎工程专业委员会委员，中国岩石力学学会软岩分会理事，中国矿业大学学报、中南大学学报（自然科学版）青年编委会委员，云南省公安厅民爆行业专家库专家，2018云南省“兴滇英才支持计划”青年人才，2022年云南省“兴滇英才支持计划”产学创新人才，主要从事岩石破碎及爆破工程、爆破工程与安全等方面的教学和研究工作，先后主持和参与科研项目57项，其中主持30余项，其中主持3项国家自然科学基金、 1项省基金、1项北京理工大学爆炸力学国家重点实验室开发基金及云南省科技厅重大科技项目1项，发表论文100余篇，其中SCI检15篇（热点论文1篇，高被引论文2篇），EI检索20篇，以第一发明人授权专利29项（发明17项、实用新型12项），出版专著1部，参编编著2部，获2020年中国爆破行业协会科技技术奖一等奖“高台阶抛掷爆破机理与效果预测及应用关键技术研究”，排名第一。
第一作者简介：
本文引用格式
