循环冲击下平行裂隙砂岩动态破坏的围压效应

李欣倡, 张智宇, 刘浩杉, 陈成志

黄金科学技术 ›› 2025, Vol. 33 ›› Issue (02) : 328-338.

循环冲击下平行裂隙砂岩动态破坏的围压效应

  • 李欣倡, 张智宇, 刘浩杉, 陈成志
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摘要

在自然环境下,岩体通常包含多个裂隙,其中部分裂隙呈平行分布。在地下工程中,这些裂隙岩体不仅受到自重等静荷载作用,还持续受到凿岩、爆破等动荷载的影响,岩体稳定性面临严峻挑战。为此,利用分离式霍普金森压杆对平行裂隙砂岩开展不同围压(4,8,12,16,20 MPa)条件下的循环冲击试验,并对其动力学特性、能量耗散及损伤演化规律进行了研究。结果表明:在围压一定的情况下,平行裂隙砂岩的动态峰值应力随循环冲击次数的增加而持续降低,二者呈现显著的线性负相关关系。随着围压的升高,相同循环次数下的裂隙砂岩峰值应力先增大后减小,达到破坏所需的循环冲击次数也呈现先增加后减少的趋势,其中12 MPa围压下裂隙砂岩破坏所需的循环次数最多。在循环冲击过程中,反射能占比不断降低,从最高的27%降至12%,降低了15%;透射能占比则不断升高,从最低的41%提升至55%,增加了14%;吸收能占比始终保持在33%~35%之间,受围压和循环次数的影响较小。此外,裂隙砂岩累积损伤程度随循环冲击的进行逐渐加剧,在围压为4~16 MPa条件下累积损伤的最大值为0.137~0.165,其中围压为4 MPa时累积损伤最大(0.165),围压为20 MPa时累积损伤最小(0.092)。在循环冲击过程中,初始冲击阶段和临近破坏阶段的损伤累积速度显著加快,单次冲击对砂岩的损伤作用较大。

关键词

霍普金森压杆 / 平行裂隙砂岩 / 围压 / 循环冲击 / 动力学特性 / 损伤规律

中图分类号

TU45

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李欣倡, 张智宇, 刘浩杉, 陈成志. 循环冲击下平行裂隙砂岩动态破坏的围压效应. 黄金科学技术. 2025, 33(02): 328-338

基金

国家自然科学基金项目“频繁爆破作用下节理岩体损伤本构模型及破裂机理研究”(编号:52064025); 云南省重大科技项目“关键金属矿产资源集中区深部绿色勘查与安全开采”(编号:202202AG050014)联合资助

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