动态加载下煤系砂岩拉伸破坏与能量耗散深度探究

本文主要探讨了煤系砂岩在动态拉伸条件下的力学行为及其能量耗散特性。在深部开采过程中，由于围岩承受着显著的高应力扰动，研究岩石的动态力学性能对于确保矿井围岩的稳定性和安全生产具有重要意义。研究团队利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统，针对煤层顶板砂岩进行了动态巴西圆盘试验。 实验结果显示，砂岩的动态拉伸强度与加载速率呈正相关关系，即随着加载速率的增加，砂岩的抗拉强度也随之提升，且这一趋势在高加载速率时更为明显。拉伸破坏过程经历了三个阶段：首先为主裂纹的产生，接着是微裂纹的发育，最后是裂纹的相互贯穿。加载速率的变化对破坏模式有显著影响：低速加载时主要表现为单纯的张拉破坏，而随着速率增大，局部剪切破坏开始显现，导致碎块体积减小，破坏程度加剧。 值得注意的是，随着加载速率的提高，砂岩破坏过程中所消耗的能量也呈上升趋势，这表明其能量利用率得到了提升。换句话说，砂岩在承受更大应力的同时，能够更有效地将输入的能量转化为破坏所需的能量。这些发现对于理解和预测煤系砂岩在深部开采中的力学行为至关重要，有助于制定合理的开采策略，保障地下开采工程的安全与高效。 本文的关键词包括煤系砂岩、动态拉伸、巴西圆盘试验以及能量耗散，这些关键词反映了研究的核心内容和方法。作者曹丽丽等人通过严谨的实验研究，为煤炭行业的岩体稳定性控制提供了宝贵的数据支持，对煤炭开采领域的理论和技术发展具有重要的参考价值。文章的中图分类号为TD315，文献标志码为A，表明其属于地质工程和技术类的研究，并被收录于《煤炭学报》2017年第2期，具有较高的学术影响力。