煤炭科学技术

作者：何杰, 吴拥政, 孙卓越, 李军臣,

关键词：岩石动力学, 分离式霍普金森压杆, 孔洞, 力学特性, 能量耗散,

为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律，制备含轴向孔洞的直径50 mm，高50 mm圆柱体煤样，利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置，开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究，借助平面场应变测量技术(VIC–2D)和高速摄像机，分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明：①在试验涉及的孔洞直径范围内，冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力–应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下，随孔径增大，煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低；孔径由0增大至8 mm时，煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快–慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同，孔洞煤样主要以拉伸裂纹–剪切裂纹复合破坏为主，且随着孔径增加，试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律：孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关，反射能与孔径呈正相关，这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大，煤样过波面积降低，其吸收能和透射能随之降低，与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理，为冲击地压防治提供理论支持。

来源：2024年第2期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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