锤式破碎机冲击速率对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率的影响

锤式破碎机冲击速率直接影响着岩石破碎效果,为研究锤头冲击速率对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率的影响,结合物理试验与细观参数标定,建立了青砂岩宏观−细观力学响应关系,采用颗粒流程序分析了锤式破碎机不同冲击速率下青砂岩的应力链特点、损伤劣化特征、声发射及裂纹变化,并研究了断裂能利用效率。结果表明:①青砂岩在破碎过程中,破坏微单元内部以拉力链为主,破坏边缘以压力链为主,在未破坏微单元内部压力链与拉力链相互交叉成网状,拉力链引起裂纹扩展,最终破坏是压力链和拉力链共同作用的结果。②青砂岩破坏形态分为局部破坏、扩展破坏及加剧破坏阶段,破坏微单元数量分为快速增加、逐渐变缓及稳定阶段。冲击速率越大,破坏微单元数量稳定值增加幅度越大,且破坏微单元数量与冲击速率近似服从直线分布。③随着冲击速率的增加,青砂岩裂纹累计数量分为快速增加与稳定阶段。裂纹萌生阶段,以剪切裂纹为主,初始输入能量主要用于剪切裂纹的生成,而后拉伸裂纹所占的比例逐渐增加,且最终以拉伸裂纹为主。④青砂岩在破坏过程中,断裂能分为快速增加、逐渐变缓及稳定阶段。断裂能利用效率分为快速增加、缓慢增加及缓慢下降阶段,最大值为10.851%,并建立了断裂能利用效率与冲击速率的定量化关系。研究结果不仅从细观角度对青砂岩破碎效果及断裂能利用效率进行了初步探索,也可为锤式破碎机破碎过程中工艺参数的合理选择提供参考。

不同加载速率下青砂岩破裂演化规律及能量利用效率分析

【目的】研究不同加载速率下岩石破裂演化规律及能量利用效率是岩石破碎加工领域亟待解决的问题。【方法】基于室内试验进行青砂岩细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,采用颗粒流程序,研究不同加载速率下青砂岩应力-应变曲线与应力链分布特征,从破裂特征与裂纹特点方面分析青砂岩的破裂演化规律,并分析青砂岩破裂过程中的能量利用效率。【结果和结论】结果表明:(1)青砂岩在破裂过程中,应力-应变曲线表现为峰前线弹性、峰前塑性变形和峰后逐步失稳阶段,拉力链导致青砂岩裂纹扩展,最终破裂是压力和拉力链相互作用的结果。(2)不同加载速率下,青砂岩破裂可分为剪切破裂、贯穿破裂及混合多级破裂阶段,剪切与贯穿破裂阶段是剪切力起主要作用,而混合多级破裂是拉伸力主导的破裂模式。拉伸裂纹在破裂过程中起主导作用,生成速率明显高于剪切裂纹,总裂纹生成速率达2 400.81 m/s。(3)青砂岩断裂能的演化可分为缓慢增加、急剧增大与趋于稳定阶段,在加载速率为0.05 m/s时,最大能量利用效率为0.088%。研究结果不仅从细观层面对岩石破裂演化规律及能量利用效率进行了初步探索,也可为岩石破碎过程中工艺参数的合理选择提供指导。

超声振动作用下青砂岩细观损伤演化规律及断裂能利用效率研究

超声振动破岩技术具有显著优势和发展潜力,为研究超声振动作用下岩石细观损伤演化规律及断裂能利用效率,结合物理试验与细观参数标定,建立青砂岩宏-细观力学响应关系,分析超声振动作用下接触力场、破坏特征及裂纹特点的演化规律,研究断裂能利用效率。研究结果表明:(1)在激励初期,最大接触力集中于青砂岩上端,而内部接触力较小,呈现出明显的“V”型。随着激励增加,接触力不断增大,原来杂乱分布的接触力逐渐呈规则分布,以波浪状向下端传递。(2)青砂岩破坏过程分为裂纹萌生、扩展、贯通3个阶段,最终破坏呈现出单侧剪切破坏特征。在相同振动频率下,随着振幅增加,青砂岩破坏块体与裂纹数量总体上呈斜向上增长的趋势;在相同的振幅下,随着振动频率增加,青砂岩的破坏块体与裂纹数量呈波动趋势。(3)剪切裂纹声发射次数最大值出现的时间最早,拉伸裂纹声发射次数最大值出现的时间次之,拉伸与剪切裂纹累积裂纹数量相等出现的时间最晚。超声振动激励初期,青砂岩以剪切裂纹为主,最终以拉伸裂纹为主,拉伸作用在破坏过程中起主要作用。在此过程中,裂纹主要是以超声振动载荷平行的方向扩展为主,而水平方向裂纹扩展较少。(4)在相同振动频率下,随着振幅增加,青砂岩断裂能利用效率呈现出下降并波动的趋势;在相同的振幅下,随着振动频率增加,青砂岩断裂能利用效率呈波动的趋势,断裂能利用效率范围为9.448%~12.456%。研究结果可为岩石破碎工艺参数的合理选择提供参考。

泥质粉砂岩抗剪强度试验及参数选取研究

基于工程坝址区河道泥质粉砂岩工程地质条件,模拟坝基工程岩体的受力状况,对坝基泥质粉砂岩进行了岩/岩和混凝土/岩抗剪(断)强度的试验,比较了两者的差异性。比较分析认为:混凝土/岩和岩/岩抗剪(断)试验,均属于脆性破坏,最薄弱的破坏面为泥质粉砂岩的层理面。混凝土/岩抗剪(断)和岩/岩抗剪(断)试验参数相近。坝基抗剪断强度试验参数为:f′=0.86,c′=0.53 MPa;抗剪断强度试验参数标准值为:f=0.61,c=0 MPa。