高宽比及应力波扰动对砂岩块体超低摩擦影响试验研究

摘要：

为揭示层状岩体在应力波扰动作用下岩块尺寸对超低摩擦型冲击地压影响机制,以沈阳红阳三矿顶板砂岩块体为研究对象,将5个块体上下依次叠放置于自主研制块系岩体超低摩擦试验装置加载腔内,始终以中间块体为工作块体,用不同工作块体的高宽比Hs/Hw(0.8～2.0)模拟不同构造层次或同一构造层次不同破碎程度的岩体,通过对块系模型系统施加应力波扰动Pv(频率0～10 Hz、振幅0～1 MPa)模拟爆破、顶板断裂、集中开采等扰动作用,施加轴压Fv和水平冲击Fh分别模拟岩体上覆岩层压力和顶板断裂冲击作用,开展应力波扰动作用下高宽比不同的砂岩块体超低摩擦试验.以高宽比作为反映岩块尺寸的表征指标,以应力波扰动频率和振幅作为反映扰动作用的表征指标,以工作块体水平位移作为超低摩擦效应强度的表征指标,分析得到轴压、应力波扰动及水平冲击组合作用下高宽比及应力波扰动对砂岩工作块体的超低摩擦效应强度影响规律与能量演化特征.研究结果表明:应力波扰动、轴压及水平冲击作用一定时,工作块体水平位移随其高宽比增大而呈递减趋势,即越趋破碎的岩体在相同应力环境下产生超低摩擦效应强度越大;高宽比一定时,工作块体水平位移随应力波扰动频率增加呈先增后减变化、随应力波扰动振幅增加而增加;不同试验工况下,工作块体单位质量动能及功率谱密度最大值均随高宽比减小而逐渐增大,高宽比为0.8时工作块体所携带动能最大,超低摩擦效应强度相对较大.

关键词：岩石力学、砂岩块体、应力波扰动、超低摩擦效应、高宽比

所属期刊栏目：41

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;辽宁省兴辽英才计划项目

在线出版日期：2022-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1384-1393