针对深部矿井开采过程中岩体自稳能力差、动力灾害频发等问题, 采用自主研发的ZST−1500微机控制电液伺服煤岩动静组合自适应耦合试验系统, 开展了不同幅值与频率的砂岩单轴动载扰动试验, 分析了动载作用下砂岩动态力学响应规律与破坏特征。研究结果表明: (1)随动载幅值增加, 砂岩滞回环由“疏−密”向“疏−密−疏”变化, 依据动载循环期间试样塑性变形量, 将动载周期划分为对数上升阶段Ⅰ、匀速损伤阶段Ⅱ和指数加速阶段Ⅲ。(2)动载对试样强度的弱化作用存在阈值, 当动载水平为70%σ_c时, 诱发砂岩发生破坏的幅值阈值在17.5%~22.5%σ_c范围内, 低于阈值的动载作用不会造成砂岩失稳, 越过阈值后砂岩强度、破坏前动载持续时间与动载幅值及频率均成负相关。(3)动载幅值与频率对砂岩弱化作用机制存在差异, 动载幅值、频率均与动载单次循环平均塑性变形Δε_(i)成正相关, 但Δε_(i)对动载幅值更为敏感, 在阶段Ⅰ、Ⅱ内随幅值增大呈指数型增长。动载幅值主要通过提升塑性变形量来实现对砂岩的弱化作用; 而动载频率提升降低了动载循环间隔, 在砂岩内部形成小增量、短时、连续的损伤, 从而实现对砂岩的弱化作用。(4)砂岩AE信号累计能量与振铃计数率随动载幅值的增大呈指数型变化, 也随动载频率的增加同步增长。随着动载幅值增加, 砂岩微观裂隙起裂、扩展程度递增, 剪切裂纹占比增大; 随着动载频率增大, 砂岩拉伸裂纹占比增大。

通讯作者简介：

秦志宏（1997—），安徽阜阳人，安徽理工大学在读博士研究生。主要研究方向包括矿山压力与岩层控制、巷道支护技术与理论等方面。参与国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目课题及省部级科研课题等5项。在《煤炭学报》、《采矿与岩层控制工程学报》、《采矿与安全工程学报》、《Engineering Failure Analysis》等期刊累计发表论文6篇，授权发明专利1件。

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