循环冲击荷载作用下煤岩组合体力学响应和能量耗散特征研究

来源：振动与冲击杂志2024年第20期北京时间：

作者：杨科,，郑诗章,，刘文杰,,，许日杰,，张寨男,，刘帅,，池小楼,

单位：1.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南232001；2.安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室，安徽淮南232001；3.都灵理工大学环境、土地和基础设施工程学院，都灵10129

摘要：为探究循环冲击下煤岩组合体的力学响应与能量耗散特征，采用分离式霍普金森压杆实验系统（SHPB），设计开展5种不同冲击速度的煤岩组合体循环冲击压缩实验，对比分析不同冲击速度下组合体动态应力应变关系、能量耗散特性和破坏特征。研究结果表明：循环冲击下煤岩组合体存在明显的临界效应，冲击速度低于临界速度时动态抗压强度在冲击前期迅速降低，峰值应变变化率随冲击速度增加而降低；循环冲击下试件总吸收能和分形维数逐渐增大，在临界速度时达到峰值，超过临界速度后两者皆降低；冲击速度超过临界速度后，总吸收能相同时循环冲击条件下煤岩体破坏程度高于单次冲击；煤岩强度比1:2时，随着总吸收能的增加，岩体<span> </span>从积聚和传递能量作用转向于加剧组合体破坏；冲击作用下组合体呈张拉劈裂破坏，低速条件下宏观裂纹<span> </span>萌发主要发生在远离胶结面的煤体端面，随着冲击速度增大<span> </span>远离胶结面岩体一侧亦有裂纹出现，根据失稳发生区域组合体破坏类型分为煤体失稳型和组合体失稳型，循环冲击下均发生组合体失稳型破坏。研究结果为软弱岩层动压巷道与采场围岩稳定性控制提供基础研究。<br>

关键词：循环冲击；煤岩组合体；动力学特性；能量耗散；分形维数；裂纹扩展