【摘 要】
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由于浅部资源日渐枯竭,深部资源开发利用已成为未来发展的必然趋势。然而随着开采深度的增加,深部岩体地温急剧增大,且在地下岩体爆破、机械掘进开采等动态扰动过程中并存着高温循环作用。高温环境作用后岩石力学性质发生改变,地下岩体强度和变形方面表现尤为突出,这对地下岩体结构的支护与安全提出了更高的要求。因此探究高温循环后岩石动态力学特性的变化规律具有较强的理论和现实意义。本文以安徽淮南矿业集团顾北煤矿巷道砂
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由于浅部资源日渐枯竭,深部资源开发利用已成为未来发展的必然趋势。然而随着开采深度的增加,深部岩体地温急剧增大,且在地下岩体爆破、机械掘进开采等动态扰动过程中并存着高温循环作用。高温环境作用后岩石力学性质发生改变,地下岩体强度和变形方面表现尤为突出,这对地下岩体结构的支护与安全提出了更高的要求。因此探究高温循环后岩石动态力学特性的变化规律具有较强的理论和现实意义。本文以安徽淮南矿业集团顾北煤矿巷道砂岩为研究对象。测试了砂岩在常温和经历高温循环后试件的质量、体积、密度、纵波波速等基本物理指标,并对比分析了常温与经历不同高温循环作用后砂岩基本物理指标的变化规律。利用RMT-150B岩石力学测试系统对常温状态的砂岩进行静态单轴压缩试验,运用SHPB试验装置对不同高温循环后的砂岩试件进行了多应变率动力特性试验研究。主要研究内容如下:1.研究了常温(25℃)和经历不同高温(200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃)循环作用2、4、6、8、10次后砂岩试件的质量、体积、密度、纵波波速等基本物理指标变化规律。2.利用RMT-150B岩石力学测试系统对常温砂岩试件进行静态单轴压缩试验,得到了静态应力-应变曲线图,并详细分析了应力-应变曲线的变化特征。3.采用SHPB试验装置对常温(25℃)和经历不同高温(200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃)循环10次作用后的砂岩试件进行同种加载速率的冲击压缩试验(冲击气压p=0.3MPa),分析了动抗压强度、动应变和动弹性模量等动力参数随温度作用的变化规律。4.利用高速摄影机观察分析了常温(25℃)和经历不同高温(200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃)循环作用后SHPB试验中砂岩从变形到破坏的全过程,分析了其变形破坏特征。5.研究了 400℃高温循环10次后的砂岩试件在8种加载速率下的冲击压缩试验。分析了砂岩的动态应力-应变曲线变化特征,以及不同加载速率的冲击压缩试验砂岩试件的应变率效应。从能量耗散的角度分析了砂岩动抗压强度、动应变和动弹性模量等动力参数随入射能量的变化规律。6.对高温循环作用后砂岩SHPB试验碎块进行筛分试验,得到了多应变率下砂岩试件的破碎块度平均粒径、分形维数,定量分析了砂岩冲击破坏特征。图[47]表[22]参[59]
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