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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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真三轴动静组合加载饱水煤样能量耗散特征

作者(Author):

  • 宋常胜
  • 王文
  • 刘凯
  • 袁瑞甫
  • 张世威
  • 李东印
  • 李化敏
  • 康迎春

作者单位:

  • 河南理工大学能源科学与工程学院
  • 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心
  • 牛津大学工程科学系
  • 深圳大学土木与交通工程学院
  • 安标国家矿用产品安全标志中心有限公司

关键词:

  • 能量耗散
  • 饱水煤样
  • 真三轴 SHPB
  • 煤矿冲击地压
  • 破坏特征
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

煤矿冲击地压发生与煤岩的物理力学性质、所受静载荷与动载荷的结构失稳等因素有关。 煤岩体失稳过程伴随着能量的吸收、储存、转换和释放,现场煤岩体破坏是受多种环境影响下的复杂过程,较难完成定量描述煤岩体释放吸收能量的大小,真三轴动静组合加载条件煤岩变形破坏的机理和能量耗散特征值得深入研究。 采用真三轴动静载霍普金森冲击加载系统对自然与饱水 2 种状态煤样进行不同动静组合加载试验,通过试验分析 2 种状态煤样真三轴动静组合加载变形破坏过程中各能量变化规律及占比特征。 试验结果表明:通过饱水处理能够降低煤样对弹性能量的储存能力,饱水煤样的能量反射率比自然煤样高 17.25% ~ 37.04%,在相同 Y 轴静载作用下自然煤样的能量吸收率比饱水煤样高17.13% ~ 55.95%;揭示了自由水在煤样裂隙中抑制能量的透射率,使入射能以反射能的方式进行无用耗散,减小煤样的能量吸收率;自然煤样的能耗密度大于饱水煤样,在冲击加载 X 方向煤样能耗密度与峰值动态应力呈正相关,在 Y,Z 轴方向呈负相关。 证实了水在三维动静组合加载作用下对煤样吸能破坏的诱导作用,冲击能量在煤样中被煤样和水吸收,煤样吸收能量用于诱导形成新的裂隙,形成煤样宏观破坏,水吸收能量用于新旧裂隙的相互贯通,形成煤样内部微观结构破坏。

宋常胜,王文,刘凯,等. 真三轴动静组合加载饱水煤样能量耗散特征[J]. 煤炭学报,2022,47(5): 2011-2026.SONG Changsheng,WANG Wen,LIU Kai,et al. Energy dissipation of saturated coal specimen by using a true triaxial Hopkinson bar system[J]. Journal of China Coal Society,2022,47(5):2011-2026.
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