动静组合加载下裂隙试样力学特性和破坏模式

作     者：陈海明 陈杰 熊良宵 CHEN Haiming;CHEN Jie;XIONG Liangxiao

作者机构：安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001 

出 版 物：《安徽理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Anhui University of Science and Technology:Natural Science)

年 卷 期：2024年第44卷第3期

页      面：42-52页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41440018,41672278) 矿山地下工程教育部工程研究中心开放研究项目(JYBGCZX2020101,JYBGCZX2021104) 

主　　题：动静组合加载 裂隙类岩石试样 SHPB 动态力学特性 能量耗散 

摘      要：目的为了深入了解裂隙岩石在同时受到地应力和动力扰动时的工程灾变机制。方法采用改进的分离式霍普金森压杆系统,对预制裂隙类岩石试样进行了动静组合加载试验。研究了应变率、裂隙倾角和预应力对试样动态力学特性和能耗特征的影响,并对试样的破坏模式进行了分析。结果当应变率从61.82s^(-1)增加到195.57s^(-1),裂隙试样的动态增长因子不断增大,具有显著的应变率效应;动态弹性模量变化规律不明显,应变率效应不显著。随着入射能的增加,裂隙试样的单位耗散能密度不断增加。当裂隙倾角由0°变化到90°,试样的动态增长因子增不断增加,动态弹性模量和单位耗散能密度不断降低。当施加预应力后,30°、45°和60°裂隙试样的动态增长因子增长均有所增加;45°裂隙试样动态弹性模量有所增加,30°和60°裂隙试样的变化规律不明显;45°和60°裂隙试样单位耗散能密度有所降低,30°裂隙试样的变化规律不明显。裂隙试样的破坏模式主要包括张拉破坏、剪切破坏和张拉-剪切复合破坏3种,施加预应力对试样破坏模式的影响不明显。结论0°裂隙对工程岩体的承载能力削弱程度最小,90°裂隙有利于提高破岩效率。预应力在一定程度上会提高工程岩体的承载能力。研究结果可以为预测和评估岩石工程中的风险,制定合理的加固措施提供参考。