【摘 要】
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由于当前社会对地下煤矿资源的需求量在稳步提升,导致针对开采作用下深部岩石体的各项响应研究已成为了重点研究课题之一。为了研究地下深部砂岩在动态受力条件下的力学特性及能量演化,本文首先通过对砂浆试件进行不同循环上限应力下的循环加卸载试验来得到不同损伤程度的砂岩试件,从力学参数、能量耗散和超声波速这三个角度出发来建立三种不同的砂岩损伤定义方法,进而分析砂岩试件在不同上限应力下的损伤程度差异。之后采用SH
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由于当前社会对地下煤矿资源的需求量在稳步提升,导致针对开采作用下深部岩石体的各项响应研究已成为了重点研究课题之一。为了研究地下深部砂岩在动态受力条件下的力学特性及能量演化,本文首先通过对砂浆试件进行不同循环上限应力下的循环加卸载试验来得到不同损伤程度的砂岩试件,从力学参数、能量耗散和超声波速这三个角度出发来建立三种不同的砂岩损伤定义方法,进而分析砂岩试件在不同上限应力下的损伤程度差异。之后采用SHPB装置对不同损伤程度砂岩试件进行动态冲击试验,同时为了研究其应变率效应表现情况,将冲击气压分别设置为0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa,对损伤砂岩在动态冲击载荷下的力学特性及能量耗散特性进行分析。研究结果表明:（1）对砂岩试件在循环加卸载试验中的峰值应力、峰值应变和弹性模量的分析均表明试件内部损伤随上限应力的提升在不断发展,其上升速率在上限应力处于24 MPa～36 MPa时达到峰值点。（2）砂岩试件的弹性能占比和耗散能占比的速率突变点代表了整体压碎破坏和承载能力的丧失,随着上限应力的提升,弹性变形能减少,吸收能向耗散能转化,损伤稳定累积。（3）三种损伤定义方法均能体现砂岩在循环加卸载下的损伤演化规律,损伤变量与上限应力呈正相关,其中声波波速定义的损伤变量能较理想地反应砂岩整体损伤度的变化情况。（4）在冲击试验中,动态峰值应力和动态峰值应变均表现出明显的应变率效应,同时随着损伤程度的提升,应力—应变率拟合直线的斜率下降,应变—应变率拟合直线的斜率上升,上限应力达到峰值强度的60%后应力的应变率效应出现衰退。（5）入射能、反射能、透射能和耗散能与应变率呈正相关,其中入射能只与应变率相关,并不随损伤程度的改变而改变,同时随着损伤程度的加剧,反射能占比上升,透射能占比下降,耗散能占比在后期小幅上升,损伤因子在达到0.635时即达到临界损伤值,当损伤因子超过0.635时,反射能占比最高;当损伤因子低于0.635时,透射能占比最高,而耗散能始终最低。图[45]表[16]参[115]
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