高应力条件下深部花岗岩冲击破碎耗能试验研究

陈璐^1,2，郭利杰^1,2

1. 北京矿冶科技集团有限公司2. 国家金属矿绿色开采国际联合研究中心

摘 要：分离式霍普金森压杆(SHPB)动载冲击试验是研究不同应变率下岩石破碎耗能特性的有效试验手段。然而,目前SHPB试验系统所能开展的冲击试验多为单轴条件或较低围压(小于20 MPa)条件,无法满足高地应力环境下深部岩石动力参数和破碎耗能的研究与分析需求。基于此,本文在现有的SHPB试验系统基础上,自主研发了SHPB三轴高围压加载试验系统,并考虑千米采深的实测地应力数值,对取自三山岛金矿的深部花岗岩开展了一系列改进的SHPB冲击试验。试验中选取了四级典型围压(10MPa、20MPa、30MPa、40MPa)和三组应力比(1∶1、1∶1.5、1∶2),通过系统分析入射能量、透射能量和反射能量,获得了深部花岗岩的动力破碎耗能特性。试验结果表明:随着围压的增大,破碎耗能密度与围压成线性增长关系,同时应力比为1∶2时的耗能密度最低,说明强构造应力状态会导致花岗岩的破碎耗能降低。

关键词：深部花岗岩;高地应力;SHPB试验;能量理论;破碎耗能;