高压磨料水射流切割破碎岩石的单轴力学特征研究
Uniaxial mechanical characteristics of rocks cut and crushed by high-pressure abrasive water jet作者机构：湖南科技大学南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学资源环境与安全工程学院湖南湘潭411201 河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454003
出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)
年 卷 期：2023年第42卷第17期
页 面：128-134,237页
核心收录：
学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程]
基 金：国家自然科学基金项目(52274198) 湖南省自然科学基金面上项目(2022JJ30252) 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地开放基金项目(WS2021A02)
摘 要：高压磨料水射流切割破碎后岩石的力学参数变化对于岩石的进一步破碎具有重要的影响。选取了砂岩、灰岩与花岗岩在水射流切割平台上开展了磨料射流冲击切割试验,对切割后的岩石进行CT扫描并重构岩石在不同冲击切割条件下的三维破碎形态,最后通过单轴压缩试验对比分析了岩石试件在磨料射流冲击切割前后的力学响应特征。研究结果表明:①在相同的射流参数条件下,岩石在磨料射流的移动切割下大多出现较为规整的缝槽形态,而定点冲击则出现孔洞破碎形态,前者比后者在岩石内部造成的损伤破碎程度更大;②磨料射流的冲击切割作用导致岩石试件在单轴压缩过程中出现折断型破碎形态的概率增加,且这种增加趋势随着切割长度的增加而愈加显著,但切割作用几乎不改变岩石试件的应力应变趋势;③岩石试件的单轴抗压强度与泊松比随切割长度与射流压力的增加呈现近似线性降低的趋势。该研究结果可为高压磨料水射流煤层割缝卸压的工程应用提供一定的理论指导。
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