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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于3D打印的类岩材料力学性质和声发射特征试验研究
  • 作者

    樊聪杨东辉李立陈晓鹏张星星

  • 单位

    山西大同大学煤炭工程学院山西大同大学煤矿水射流技术与装备厅市共建山西省重点实验室培育基地

  • 摘要
    在岩石力学试验的发展历程中,始终受到非连续、非均质性岩石试样加工和复杂岩体物理模型成型技术的影响。通过3D打印技术制备模具,并进行不同膏水比的石膏浇注,形成类岩材料,系统性地研究不同膏水比对类岩材料抗压强度、抗拉强度和抗剪强度产生的影响。研究表明:(1)随着膏水比的减小,类岩材料单轴抗压、抗拉、抗剪强度均逐渐减小;(2)膏水比为1∶0.7的试样平均单轴抗压强度为13.62 MPa、平均抗拉强度为2.86 MPa、脆性指数平均为0.36、内聚力为6.91 MPa、内摩擦角为18.98°,相比于其他膏水比的试样,其更接近脆性类岩材料;(3)不同膏水比试样在50%峰值之前阶段均出现较少的声发射数据,说明试样内部微裂纹较少,内部几乎没有空隙,其均质性、连续性较好。研究成果可为后续类岩材料力学测试或煤炭开采物理模拟试验提供材料配比,也为3D打印技术在岩石力学与工程领域的应用提供一定参考。
  • 关键词

    类岩材料3D打印膏水比力学性质声发射

  • 基金项目(Foundation)
    山西省基础研究计划(自由探索类)项目(20210302124355);山西省高等学校教学改革创新项目(20220861);大同市基础研究计划项目(2023055);山西大同大学产学研科研项目(2022CXY18);
  • 文章目录


    0 引言
    1 试验设计
    1.1 试验原材料
    1.2 打印设备及打印流程
    1.3 试验系统
    2 试验过程
    3 试验结果分析
    3.1 单轴抗压强度
    3.2 基于应力-应变的脆性指标
    3.3 单轴抗拉强度
    3.4 抗剪强度
    3.5 声发射特性分析
    (1)基于声发射参数的破坏特征分析
    (2)试样失稳破坏演化规律
    4 结语
  • DOI
  • 引用格式
    [1]樊聪,杨东辉,李立,等.基于3D打印的类岩材料力学性质和声发射特征试验研究[J].煤炭技术,2024,43(12):35-43.
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