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酸蚀作用下弱胶结砂岩动态损伤特性试验研究
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摘要：研究背景与问题 研究背景：随着我国能源结构的转型和环境保护意识的增强，煤矿资源的安全高效开采和环境保护成为重要议题。弱胶结砂岩作为煤矿顶底板常见的一种岩石类型，其力
研究背景与问题
研究背景：随着我国能源结构的转型和环境保护意识的增强，煤矿资源的安全高效开采和环境保护成为重要议题。弱胶结砂岩作为煤矿顶底板常见的一种岩石类型，其力学性能和稳定性对煤矿安全开采具有重要意义。然而，在酸蚀环境下，弱胶结砂岩的力学性能会发生变化，从而影响煤矿的稳定性。因此，研究弱胶结砂岩在酸蚀作用下的动态损伤特性，对于保障煤矿安全具有重要意义。 研究问题：目前，关于弱胶结砂岩在酸蚀作用下的动态损伤特性研究较少，特别是针对不同pH值化学溶液浸泡下弱胶结砂岩的动态损伤特性研究更是缺乏。因此，本研究旨在探究弱胶结砂岩在酸蚀作用下的动态损伤特性，为煤矿安全开采提供理论依据。
研究方法
本研究选取我国中西部矿区某煤矿顶底板弱胶结砂岩为研究对象，采用分离式霍普金森压杆试验系统进行动态冲击试验。试验中，将岩样浸泡在pH分别为1、3、5、7的化学溶液中，浸泡间隔为10天，最长浸泡时间为60天。通过对比分析不同浸泡时间、不同pH值化学溶液下弱胶结砂岩的动态损伤特性，研究其力学性能的变化规律。
核心结果
研究结果表明，随着浸泡时间的延长和pH值的降低，弱胶结砂岩的动态抗压强度和动态弹性模量均呈下降趋势。在浸泡初期，动态抗压强度和动态弹性模量的下降速度较快，随着浸泡时间的延长，下降速度逐渐减缓。此外，不同pH值化学溶液浸泡下，弱胶结砂岩的动态损伤特性存在显著差异。当pH值为1时，弱胶结砂岩的动态损伤最为严重；而当pH值为7时，其动态损伤相对较轻。
结论与意义
本研究得出以下结论：1）弱胶结砂岩在酸蚀作用下的动态损伤特性与浸泡时间和pH值密切相关；2）随着浸泡时间的延长和pH值的降低，弱胶结砂岩的动态抗压强度和动态弹性模量逐渐降低；3）不同pH值化学溶液浸泡下，弱胶结砂岩的动态损伤特性存在显著差异。 本研究成果对于提高煤矿安全开采水平具有重要意义。首先，本研究为弱胶结砂岩在酸蚀环境下的动态损伤特性研究提供了理论依据；其次，研究结果可为煤矿安全开采提供指导，有助于提高煤矿资源的安全高效开采水平；最后，本研究有助于推动煤矿环境保护和可持续发展。
文章来源：《振动与冲击》 网址: http://www.zdycjgw.cn/qikandaodu/2026/1027/329.html