加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动力学特征

为了研究加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动力学特征,以冬瓜山铜矿井下900 m深处出矿进路附近的含铜矽卡岩为研究对象,利用改进的SHPB加载试验装置开展加卸载后含铜矽卡岩在轴压及频繁扰动共同作用下的动态力学试验,研究含铜矽卡岩的动态变形特征、能量耗散特征和破坏模式等。结果表明:不同冲击气压产生的动荷载对含铜矽卡岩的变形特征无明显影响,表现为试样的动态应力-应变曲线呈近似抛物线形状;随频繁扰动次数增加,含铜矽卡岩的峰值应力减小,峰值应变增大;随冲击气压增大,入射能、反射能、透射能和吸收能均增大,单位体积吸收能随入射能增大而增大,表现为吸收能量的过程;频繁扰动次数不断增加导致试样内部损伤程度加剧,微裂纹增多且扩展速度加快,最终导致试样发生宏观破坏,影响岩石破坏块度大小,同时也增大了“岩爆”的发生概率。

高温处理后含铜矽卡岩的动态力学特性及损伤破碎特征

为探究热处理后矿岩的动态力学特性及损伤破坏特征,以含铜矽卡岩为研究对象,开展“岩样密度、热处理温度、冲击气压”三因素影响下的动态冲击试验研究。研究结果表明:“三因素”对含铜矽卡岩本构曲线变化趋势的影响不明显,都未改变动态压缩应力-应变曲线先后经历的似直线段、非线性上凸段、类平台段和峰后下降段;但含铜矽卡岩的动态峰值应力、动态变形模量却随热处理温度的升高而减小,随岩样密度的增大而增大;基于生物种群理论定义了可反映热损伤程度的损伤变量,并得出岩样内部损伤先后经历了缓慢增加-快速增加-减速增加-宏观破坏四个阶段;接着,通过捕捉冲击过程中岩样的损伤历程、分析破碎块度的形状及分形维数特征,得出裂纹起裂于岩样入射端,且分形维数的变化规律与破碎岩块块度随热处理温度、岩样密度、冲击气压变化而变化的规律相呼应;最后结合岩样内部破裂面形态及碎块多呈长条状、三棱锥状和粉末状,得出热处理后含铜矽卡岩的破坏模式复杂多变,且以拉伸破坏和压剪破坏为主,以混合型摩擦破坏为辅。基于研究结论,可推测热处理温度、动态扰动都对矿岩的动态强度劣化、损伤破碎程度起促进作用,而岩样密度的增大有利于提升矿岩抗外界冲击荷载的能力,其为深部资源开发利用及围岩状态控制方案的制定提供了理论参考。