动力扰动下预静载硬岩断裂的增韧和减韧效应

发布时间：2017-08-09 05:18

  本文关键词：动力扰动下预静载硬岩断裂的增韧和减韧效应

  更多相关文章： 岩石力学 硬岩断裂 中心直裂纹半圆盘 动静组合加载 高频扰动 增韧 减韧

【摘要】：为了研究预静载条件下硬岩受动力扰动的断裂特性变化规律,采用大理岩制作中心直裂纹半圆盘(semicircular bend,SCB)三点弯曲试样,在MTS Landmark电液伺服试验机上,进行预静载下的循环加卸载和不同扰动频率的岩石断裂韧度测试试验,发现硬岩断裂的增韧和减韧效应。在获得岩石静载断裂载荷的基础上,设定预静载上限为常规静载断裂载荷值的90%,首先进行循环加卸载试验,循环加载次数分别为5,10,20,40,80,100和167次;然后进行不同扰动频率下预静载岩石的断裂韧度测试试验,采用半正弦波动力扰动加载方式,波动幅值为10%静载断裂载荷值,加载频率分别为1,10,20和30 Hz。研究结果发现:(1)随着循环次数的增加,SCB试样断裂韧度显著增加(循环40次为最高点,增加幅度为常规断裂韧度的19%),然后逐渐减小并收敛于定值(大约循环80次数后趋于收敛,最后的增加幅度为常规断裂韧度的11%),整体趋势具有增韧效应;(2)在动力扰动条件下,岩石断裂韧度值较常规条件下有较大幅度减小(1 Hz频率下减小幅度为常规断裂韧度的9%),并且随着扰动频率的增加,岩石断裂韧度呈线性减小的趋势,整体趋势具有减韧效应。因此,在预静载为常规静载断裂载荷值90%条件下,循环加卸载只会增加岩石的断裂难度,高频扰动却有利于岩石的断裂破坏。上述研究规律为深部硬岩非爆破连续开采提供了一定的理论启示。针对深部高应力硬岩,采用诱导方式适当增加应力集中程度使围岩进入临界破坏阶段,进而开发具有高频振动加载的破岩机械进行采掘,可以在一定程度上提高高应力围岩的破岩效率。
【作者单位】： 中南大学资源与安全工程学院;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;中南大学高等研究中心工程材料力学研究所;中南大学土木工程学院;
【关键词】： 岩石力学 硬岩断裂 中心直裂纹半圆盘 动静组合加载 高频扰动 增韧 减韧
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732004) 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1104) 中国博士后科学基金特别资助项目(2012T50658)
【分类号】：TU452
【正文快照】： 1引言矿产资源属于不可再生资源。随着经济发展,对矿产资源需求量增多,而浅部矿产资源储量在减少,很多金属矿山的开采服役年限已进入中晚期。为了解决金属矿山可持续发展问题,国内外越来越多的金属矿山进入深部或更深的开采状态,深部岩石力学的研究已经成为当前和未来岩石力学

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本文编号：643682