振动载荷对岩石冲击破裂特征与粒度分布影响的试验研究

摘要

外部加载方式对岩石的力学性质及破裂行为具有显著的影响，在不同的加载方式下，岩石的破裂特征与粒度分布往往呈现出显著的差异性．然而，现有的研究主要以单一加载方式为主，对于复合加载下岩石的破裂特征以及不同加载方式之间相互作用的研究相对较少．针对上述问题，本研究以准脆性物料青砂岩为研究对象，采用PAN-E2E-VIT高速动态测定试验系统，对比分析了青砂岩在冲击、振动冲击复合加载下的破裂特征、粒度分布与质量占比，并研究了振动载荷对岩石冲击破裂特征及粒度分布规律的影响．结果表明，在冲击、振动冲击复合加载下，青砂岩呈现出相似的破裂特征，即首先形成上、下两个破碎锥，随后下破碎锥的破坏逐渐加剧直至完全破坏，而上破碎锥在最后阶段发生破坏．相较于冲击加载，振动冲击复合加载方式能显著提高6 mm以上颗粒的质量占比，且增加振幅与振动频率，能明显增加6～20 mm颗粒的质量占比．此外，振幅与振动频率对青砂岩的破碎具有显著的选择性破裂效果．研究结果为岩石破碎加载方式及工艺参数的合理选择提供参考．

关键词

振动载荷 / 青砂岩 / 破裂特征 / 粒度分布 / 质量占比