不同冲击荷载作用下粉砂岩动力学特性试验研究

崔 衡 （安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 232001）

1 引言

目前煤矿岩石巷道的施工以钻爆法为主，在此过程中爆破应力波的动态冲击还有机械的应力扰动严重威胁着采矿安全。岩体开挖的瞬态卸载过程是一个典型的动力学过程，所以了解岩石的破坏过程及破坏机理，对于研究煤矿巷道围岩稳定性具有深远的理论意义和重要的实用价值。诸多研究人员利用霍普金森压杆系统对岩石在动荷载作用下的力学特性和破坏模式进行了一系列研究。李成杰等采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对预制裂隙煤岩组合进行冲击压缩试验，探讨了不同裂缝组合的能量演化特征，分析了裂缝位置和倾角对组合裂缝分形维数的影响。林大能在压力试验机上模拟冲击载荷，测试了大理岩试件冲击后的轴向超声波波速，描述了试件的损伤程度随超声波波速的变化，得出了大理岩石试件的冲击损伤程度与围压大小、荷载脉冲大小和冲击次数的关系。张雨菲分析了节理岩石在动态荷载加载下的节理面粗糙节理，分析得出试样在多次加载情况下，波形图表现出透射波幅值降低的现象，认为应力波在节理处的透射能力的削弱与节理面出现的损伤现象有关。本文以煤矿开采用最常见的粉砂岩为研究对象，岩样取自皖北矿区某矿地下440m深度开挖出的岩石。采用电镜扫描（SEM）和XRD进行静态力学试验，并利用霍普金森压杆施加冲击荷载研究不同冲击荷载作用下粉砂岩石动力学特征。……