砂型3D打印类煤试样动静组合加载力学特性

• 作者: 蒋力帅 吴星宇 王庆伟 冯昊 吴秋红
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 关键词: 砂型3D打印 动静组合加载 动态力学特性 破坏特征 类煤试样
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 采矿理论与工程
• 页码范围: 1196-1207
• 页数: 12页
• 分类号: TD315
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.XR21.1529

摘要

深部煤矿巷道围岩软弱、裂隙发育,动载影响下易引发动力灾害,其中软岩及节理岩体动力学试验研究是解决上述问题的关键.3D打印技术因其能突破浇筑法在制作复杂节理试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,而应用该技术的关键是所制类煤试样的静态和动态力学特性与天然岩石相似.基于砂型3D打印试样,通过开展单轴压缩、巴西劈裂等力学试验,揭示了砂型3D打印试样与煤样弹塑性力学特性的相似性,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置开展不同动静组合加载试验,采用宏观破碎块度和细观电镜扫描综合分析等手段,对不同动静组合荷载下砂型3D打印试样的动力响应与破坏特征进行研究.结果表明:砂型3D打印试样的动态强度和组合强度与冲击气压的增大呈正相关关系,动态强度与轴压的增大呈负相关关系,组合强度随轴压的增大呈先增大后减小的变化,这说明岩石抵抗动载的能力随轴压的增大呈先增强后减弱的变化;随着静、动荷载水平的提高,试样的破碎块度逐渐细粒化,其中动载对试样破碎程度的影响最显著.揭示了砂型3D打印试样的动力学特性并验证了其应用于煤岩动力学试验的可行性,为采用砂型3D打印技术开展岩石动力学试验提供了重要基础,研究结果有助于进一步揭示不同地应力与动载条件下围岩动力破坏规律.