单轴压缩下不同尺寸充填体能量损伤演化特征试验研究

来源：黄金科学技术杂志2022年第4期北京时间：

作者：赵奎,刘周超,曾鹏,龚囱

单位： 江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000, 江西理工大学江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000

摘要：对4种不同尺寸（40，70.7，100，150 mm）的充填体试件进行了室内单轴压缩试验，研究了尺寸变化对充填体能量演化规律和损伤破坏机制的影响，并得到了基于弹性能耗比的充填体破坏前兆判据。研究结果表明：单轴压缩下不同尺寸充填体的能量演化规律相似，体现为峰前以弹性应变能积蓄为主，峰后耗散能占比不断上升并迅速超越弹性应变能；随着试件尺寸的增加，充填体在峰值应力处总输入应变能、弹性应变能和耗散能均呈非线性下降趋势；根据耗散能曲线，可将充填体能量损伤演化过程划分为初始损伤、损伤加速、损伤稳定发展和损伤破坏4个阶段；试件尺寸越大，弹性能耗比K值变化幅度越大；弹性能耗比K值曲线整体先上升后下降，持续到一个较低值，在临近峰值应力处再转为上升。弹性能耗比K值曲线的这一变化规律可作为充填体临界破坏前兆特征。

关键词：尺寸效应,充填体,能量损伤,弹性能耗比,破坏前兆

基金资助：国家自然科学基金项目“硬脆性岩石特征应力损伤演化机制及其与Kaiser效应的关系研究”(52164004),“浸矿侵蚀下离子型稀土矿床基岩结构面剪切强度劣化时效特性及机理”(52104086),江西省重点研发计划重点项目“矿山地下开采灾害预警、应急救援关键技术与示范”(20212BBG71009),江西省博士后科研项目“赣南钨矿深部充填尾砂胶结充填体破坏的次声波预测方法及其机理探索性研究”(2020KY39)