基于声发射特征的不同高径比矸石胶结充填柱单轴压缩损伤演化

摘要

为研究高径比对矸石胶结充填柱单轴压缩性能的影响，本实验制备了高径比为0.5～4.0的5组圆柱体试件进行单轴压缩试验，同时利用数字图像相关技术（DIC）和声发射进行监测，探讨了不同高径比充填柱的破坏特征.研究表明：矸石胶结充填柱的峰值应力和峰值应变都会随着高径比的增大而减小，并与高径比呈指数关系；充填柱的破坏形式在高径比大于2.0后从整体破坏转为局部破坏，局部应变大于16%可以导致充填柱整体失稳；充填柱的高径比从1.0升高到4.0，损伤程度下降到11%；充填柱在累计振铃计数快速上升区中的破坏占总破坏的比例随高径比的增大从22.6%增加到72.3%，高径比大于2.0时该比例达到40.9%且上升速度加快，破坏的集中程度较高；声发射最终累积振铃计数先随着高径比增大而增大，在高径比为2.0以后开始减小，且高径比对振铃集中出现的位置有较大影响；用声发射能量与振铃计数的比值（E/C）反应能量释放剧烈程度，平均E/C随高径比增大从1.26增大到2.76，高径比大于2.0时峰后能量释放较为剧烈.试验结果可以为结构充填开采中充填柱高径比的选取提供参考.

关键词

矸石胶结充填柱 / 高径比 / 表观应变 / 累计振铃计数 / 声发射能量

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52004173,51925402,52334005); 山西浙大新材料与化工研究院科研项目（2022SX-TD008,2021SXTD001）; 中国博士后科学基金(2022M712922); 山西省科技重大专项项目（20201102004）