冲击荷载下弱风化花岗岩力学特性及渗透性试验研究
Experimental Study on Mechanical Properties and Permeability of Weakly Weathered Granite Under Impact Load
本文以国家自然科学基金项目(编号:51404111)为依托,针对离子型稀土矿溶浸效率低的特点,提出采用小药量爆破提高矿体风化层渗透性的想法.利用SHPB试验系统研究了不同冲击速度、不同孔隙度的弱风化花岗岩的力学特性与变形情况.借助GDSVIS三轴流变仪,对冲击前、后的岩样进行渗透性试验比较.主要工作与研究结果如下:(1)对弱风化花岗岩岩样进行了孔隙度、波速测量及单轴压缩试验,分析了岩样孔隙度与波速之间的关系、单轴压缩下的应力应变曲线特征.试验得出,岩样孔隙度发育,受此影响,弱风化花岗岩单轴抗压强度较低,应力应变曲线的压密阶段时间较长.(2)利用SHPB试验系统对四组孔隙度相近的岩样,分别以4.00m/s、5.00m/s、6.00m/s、7.00m/s的速度进行冲击试验.分析了冲击速度大小对孔隙度变化、应变特征及波速的关系.研究发现,岩样的变形与初始孔隙度、冲击速度有关.冲击速度越大,岩样的孔隙度与变形越大,波速降低越明显.对比四种速度对岩样变形的效果,4.00m/s-6.00m/s冲击速度下的孔隙度增量较快,在7.00m/s时有所减缓,6.00m/s与7.00m/s冲击速度下试样的孔隙度增量较大.(3)在不同的冲击速度下,研究发现孔隙度大的岩样,其开始产生损伤变形的吸收能较低.对比4种冲击速度下总入射能与总吸收能的关系,本次试验岩样吸收能在5J~10J之间产生变形的效果较好,其对应的总入射能在25J~30J之间.(4)采用GDS-VIS对冲击前、后的岩样进行渗透试验.分析了岩样初始孔隙度与渗透系数的关系,对比了冲击前、后岩样渗透性的改变.得出在同样的试验条件下,冲击速度相同,孔隙度越大,其冲击后的渗透系数也越大.对比分析四种不同冲击速度对弱风化花岗岩的变形与渗透性的影响,发现四种速度对岩样孔隙度与渗透系数均有一定的增大,6.00m/s冲击速度的增量最大.
- 作者：
- 董贵法
- 学位授予单位：
- 江西理工大学
- 专业名称：
- 采矿工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 刘连生
- 中图分类号：
- TD315
- 关键词：
- 弱风化花岗岩；SHPB；变形特性；冲击能量；渗透系数
- Weakly weathered granite; SHPB; Deformation characteristics; Impact energy; Permeability coefficient;