不同加载速率作用下含平行裂隙岩石的试验研究:能量耗散与损伤演化

作     者：戴兵 赵桂锋 张雷 张志军 刘永 陈英 DAI Bing;ZHAO Guifeng;ZHANG Lei;ZHANG Zhijun;LIU Yong;CHEN Ying

作者机构：南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 矿山岩土工程灾害预测与控制工程技术研究中心湖南衡阳421001 深圳大学物理与光电工程学院广东深圳518060 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52004130) 湖南省教育厅重点项目(22A0293) 湖南省教育厅一般项目(22C0235) 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第S1期

页      码：3397-3412页

摘      要：为了研究平行双裂隙岩石在动荷载作用下的能量耗散和损伤变化规律,利用改进的分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置,对预制平行裂隙岩石进行动态冲击试验,探究裂隙角度和加载速率对岩石能耗规律和损伤变化的影响。试验结果表明:随着加载速率的增大,0°裂隙岩石的弹性应变能先下降后上升,45°和90°裂隙岩石表现出相反的规律。根据能量转换和分配原理,建立应变能密度变化函数模型,该模型能较好地反应峰值应力前岩石的能量耗散特性。弹性应变能与塑性应变能的比值可以用来表示岩石破坏前能量的变化指标,峰值应力前岩石能量吸收、储存和释放的过程中存在自我控制行为。不同加载速率作用下岩石的损伤变量分为稳定和加速发展两个阶段,加载速率效应影响损伤变量置信区间的变化趋势,损伤变量随着裂隙角度的增大先减小后增大。损伤变量分别和加载速率、单位体积吸收能具有良好的非线性拟合关系。基于数学推导法研究了裂隙角度和加载速率对岩石损伤曲线的影响,建立了损伤力学模型。损伤曲线的斜率先增大后减小,损伤因子m_(0)整体逐渐上升,F_(0)逐渐下降。其研究结果可以为深部裂隙岩石工程设计和岩石破碎效率优化等工程实践提供科学依据。

主 题 词：岩石力学 分离式霍普金森杆(SHPB) 加载速率 平行裂隙 能量耗散 损伤演化 

学科分类：08[工学] 080104[080104] 0815[工学-矿业类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13722/j.cnki.jrme.2023.0283

馆 藏 号：203127860...