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[1]侯文光,秦金辉.动载荷下含水率对黄砂岩的分形特征及比表面能的影响[J].武汉工程大学学报,2021,43(03):307-312.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008007]
　HOU Wenguang,QIN Jinhui.Influence of Water Content on Fractal Characteristics and Specific Surface Energy of Yellow Sandstone under Dynamic Loading[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2021,43(03):307-312.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008007]
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动载荷下含水率对黄砂岩的分形特征及比表面能的影响(/HTML)

《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
43
期数:
2021年03期
页码:
307-312
栏目:
资源与环境工程
出版日期:
2021-06-30

文章信息/Info

Title:
Influence of Water Content on Fractal Characteristics and Specific Surface Energy of Yellow Sandstone under Dynamic Loading
文章编号:
1674 - 2869（2021）03 - 0307 - 06
作者:
侯文光1; 秦金辉2
1. 霍州煤电李雅庄煤矿，山西 霍州 031400；2. 河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454003
Author(s):
HOU Wenguang1;  QIN Jinhui2
1. Huozhou Coal and Electricity Liyazhuang Coal Mine，Huozhou 031400，China；2. School of Safety Science and Engineering，Henan Polytechnic University， Jiaozuo 454003， China
关键词:
动载荷; 含水率; 黄砂岩; 分形特征; 比表面能
Keywords:
dynamic load;  water content;  yellow sandstone;  fractal features;  specific surface energy
分类号:
TB122
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202008007
文献标志码:
A
摘要:
为了研究含水率对动载荷作用下黄砂岩比表面能的影响，首先设计了6种不同含水率（η=1.8%、2.1%、2.4%、2.7%、3.0%、3.3%）黄砂岩，对该批次黄砂岩利用霍普金森压杆在0.21 MPa气压下进行动态冲击；其次，对试验后碎块进行筛分，利用分形维数法探究其分形维数随含水率变化关系；最后，将不同粒径的碎块转化为该粒径范围内的球体，利用球表面积与耗散能获得黄砂岩的比表面能随含水率的变化关系。结果表明：随着含水率的升高，黄砂岩的粒径变小（由32.56 mm减小至16.83 mm），减少了48.31%，分形维数变大（由1.875 0增大至2.316 3），增加了23.54%；黄砂岩碎块的表面积增大（由169.89 cm2增加至510.00 cm2），增加了200.19%，比表面能下降（从0.06 J·cm-2到0.01 J·cm-2），减少了83.59%。
Abstract:
To study the influence of water content on the specific surface energy of yellow sandstone under dynamic load，six types of yellow sandstone with different water contents （η=1.8%，2.1%，2.4%，2.7%，3.0%，3.3%） were firstly designed and dynamically impacted by Hopkinson pressure bar under the pressure of 0.21 MPa. Secondly，the fragments after the tests were screened，and their fractal dimensions were studied by the fractal dimension method. The relationship between the fractal dimension and the water content was then built. Finally，the fragments of different particle sizes were converted into spheres within the particle size range， and the relationship between the specific surface energy of yellow sandstone and the water content was obtained by using the surface area of the sphere and the dissipation energy. The results show that with the increase of water content，the particle sizes of yellow sandstone decreases from 32.56 mm to 16.83 mm，with a decrease of 48.31%，and the fractal dimension increases from 1.875 0 to 2.316 3，increasing by 23.54%； the surface area of yellow sandstone fragments increases from 169.89 cm2 to 510.00 cm2，with an increase of 200.19%，and specific surface energy decreases from 0.06 J·cm-2 to 0.01 J·cm-2，decreasing by 83.59%.

参考文献/References:

［1］　张芳，户佐乐，王东升，等. 岩性不同的含水岩石近红外光谱特征对比分析［J］. 光谱学与光谱分析，2020，40（3）：971-979. ［2］　ZHANG Y B，LIU C P，LIANG P，et el. Experimental study on the impact of water on rock compressive strength ［C］//International Forum on Energy，Environment Science and Materials （IFEESM）. ［S.l.］：Atlantis Press，2015：58-62. ［3］　ZHOU Z L，CAI X，CAO W Z， et el. Influence of water content on mechanical properties of rock in both saturation and drying processes ［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering，2016，49（8）：3009-3025. ［4］　KIM E，CHANGANI H. Effect of water saturation and loading rate on the mechanical properties of Red and Buff Sandstones ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2016，88：23-28. ［5］　邱吉龙. 不同含水率煤体的物理力学性质试验研究［J］. 华北科技学院学报，2013，10（1）：6-9. ［6］　权娟娟，王宁，郭磊，等. 碱矿渣胶凝体系的水化特性及机理分析［J］. 硅酸盐通报，2016，35（7）：2171-2176. ［7］　曹洋兵，陈玉华，黄真萍，等. 不同含水率条件下花岗岩脆性特征评价指标研究［J］. 工程地质学报，2020，28（1）：29-38. ［8］　姚强岭，朱柳，黄庆享，等. 含水率对细粒长石岩屑砂岩蠕变特征影响试验研究［J］. 采矿与安全工程学报，2019，36（5）：1034-1042，1051. ［9］　吴勇. 不同含水条件下白云岩力学特性试验研究［D］. 昆明：昆明理工大学，2012. ［10］　王斌，李夕兵，尹土兵，等. 饱水砂岩动态强度的SHPB试验研究［J］. 岩石力学与工程学报，2010，29（5）：1003-1009. ［11］　来兴平，方贤威，崔峰，等. 冲击荷载下煤岩损伤演化规律［J］. 西安科技大学学报，2019，39（6）：919-927. ［12］　来兴平，张帅，崔峰，等. 含水承载煤岩损伤演化过程能量释放规律及关键孕灾声发射信号拾取［J］. 岩石力学与工程学报，2020，39（3）：433-444. ［13］　李天斌，陈子全，陈国庆，等. 不同含水率作用下砂岩的能量机制研究［J］. 岩土力学，2015，36（增刊2）：229-236. ［14］　郭佳奇，刘希亮，乔春生. 自然与饱水状态下岩溶灰岩力学性质及能量机制试验研究［J］. 岩石力学与工程学报，2014，33（2）：296-308. ［15］　段天柱，任亚平. 不同含水率砂岩单轴压缩力学特性及波速法损伤［J］. 煤田地质与勘探，2019，47（4）：153-158. ［16］　李林涛. 高应变率下不同含水率混凝土力学性能的试验研究［J］. 建筑科学，2019，35（11）：78-83. ［17］　YANG H Q， LIU W Z. Microscopic damage mechanism of coal sample under uniaxial compression test under different creep pre-damage［J］. Geotechnical and Geological Engineering，2020，38（2）：1675-1687. ［18］　XU X D，HE M C，ZHU C，et al. A new calculation model of blasting damage degree：based on fractal and tie rod damage theory［J］. Engineering Fracture Mechanics，2019，220：106619：1-12. ［19］　ZHOU C Y，LU Y Q，LIU Z，et al. An innovative acousto-optic-sensing-based triaxial testing system for rocks［J］. Rock Mechanics and Rock Engineering，2019，52（9）：3305-3321. ［20］　袁璞，马瑞秋. 不同含水状态下煤矿砂岩SHPB试验与分析［J］. 岩石力学与工程学报，2015，34（增刊1）：2888-2893. ［21］　夏昌敬，谢和平，鞠杨. 孔隙岩石的SHPB试验研究［J］. 岩石力学与工程学报，2006，25（5）：896-900. ［22］　张志镇. 岩石变形破坏过程中的能量演化机制［D］. 徐州：中国矿业大学，2013.

相似文献/References:

[1]李险峰.含水率对金坪子滑坡土体力学特性的影响[J].武汉工程大学学报,2012,(3):27.
　LI Xian\|feng.Impact of moisture content on mechanical properties of Jinpingzi slip soil[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2012,(03):27.
[2]钱 陈,郎天冰,李志国*.重塑断层泥的力学行为实验 [J].武汉工程大学学报,2026,48(02):222.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202306023]
　QIAN Chen,LANG Tianbing,LI Zhiguo*.Experimental study on mechanical behavior of remodeled fault gouge [J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2026,48(03):222.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202306023]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2020-08-05基金项目：霍州煤电集团有限责任公司李雅庄煤矿地面地震勘探项目（18060601）作者简介：侯文光，硕士，高级工程师。E-mail：2499016192@qq.com引文格式：侯文光，秦金辉. 动载荷下含水率对黄砂岩的分形特征及比表面能的影响［J］. 武汉工程大学学报，2021，43（3）：307-312.
更新日期/Last Update: 2021-06-28