隧道穿越煤层时，煤岩复合地质环境往往导致隧道爆破施工出现超挖或欠挖现象。为探究高应变率冲击荷载下煤岩复合体的动态力学特性及能量耗散特性，进而提高爆破施工效率，考虑煤层位置和厚度，结合DIC技术开展了分离式霍普金森压杆（SHPB）煤岩复合体冲击试验。研究结果表明：（1）煤岩复合体的动态峰值应力（38~89MPa）与纯煤岩(51MPa)的相差不大，但远低于普通灰岩（202MPa）;吸能系数（0.29~0.43）大于灰岩（0.17）及煤岩（0.27）；其岩石部分破碎模式不同于灰岩及煤的剪切破坏。（2）当煤层位置固定时，煤岩复合体峰值应力、透射能系数和吸收能系数均随着煤层厚度增加而降低，反射能系数则表现出增大趋势。其岩石部分由劈裂破坏，过渡至劈裂-剪切破坏。（3）当煤层厚度不变时，随着煤层靠近荷载端，应力及各能量系数几乎不变，岩石部分的破碎程度呈现出先增大后减小的趋势。研究结果提供了高应变率冲击荷载下煤岩复合体的动态力学特性，为隧道穿越煤层爆破施工及类似工程设计提供依据。
    











                                                          图1 SHPB实验装置



 

煤岩复合体;DIC;SHPB