充填节理岩石累积损伤动力压缩特性试验研究

发布时间：2021-08-14 00:00

　　充填节理的动态力学特性及其对应力波传播规律的影响是岩体工程响应和安全性评价的重要依据。由于现有对充填节理岩石累积损伤及动力强度弱化特性研究较少,研究对人工充填节理岩石试样展开了系列试验,分析了岩样累积冲击作用下的损伤演化规律及其对动态力学性能的影响。首先,利用简易落锤冲击装置对岩样进行多次预冲击试验,通过波速变化分析了充填节理岩样的累积损伤变化规律。在此基础上,对不同次数预冲击作用后的充填节理岩石试样进行了SHPB动态冲击破坏试验。通过试验结果,分别从岩样的强度变形特征、波传播特性以及能量耗散等方面分析了累积预冲击作用对充填节理岩石动态力学性能的影响。 

【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2020,39(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

简易落锤冲击装置示意图Fig.1Schematicdiagramofasimplyequippeddrophammerimpactdevice底座固定座

介于节理两侧岩石与黏土之间。因此，本文试验中采用黏土、石灰、石膏、砂、水泥等相似材料进行组合配制，得到不同特性的混合充填物。表1为相同试验条件下测得的岩石及充填节理材料的物理力学参数。由表1可知，配制的充填物的各物理力学参数均小于两侧岩石对应的值，且有较明显的区分。因此，本文所采用的4种充填物质与岩体中的天然充填层的性质相似，具有一定代表性。V0冲击杆，0.4m入射杆，3.5m2.3m0.6m透射杆，2.5m充填节理岩石试样2.5cm吸收杆，1.5m应变片动态应变采集仪示波器图2SHPB试验装置示意图Fig.2SchematicviewofSHPBtestequipment

2028岩石力学与工程学报2020年SN10ˉSN5ˉSN2ˉSH10ˉSH5ˉSH2ˉSG10ˉSG5ˉSG2ˉNS10ˉNS5ˉNS2ˉ水泥砂浆充填节理石灰砂浆充填节理石膏充填节理泥沙混合物充填节理图3充填节理岩石试样Fig.3Filledjointedrocksamples表1岩石及充填节理材料物理力学参数Table1Physicalandmechanicalparametersofrockandfilledjointmaterials充填物配合比密度/(kg·m－3)强度/MPa弹性模量/GPa波速/(m·s－1)水泥砂浆水泥∶水∶砂=1∶0.5∶2191235.7032.02381石膏砂浆水∶石膏=1∶314002.271.01042石灰砂浆水∶石灰∶砂=1∶1∶315931.121.6370泥沙砂浆水∶黏土∶砂=1∶2.67∶2.6716312.612.31429两侧岩石花岗岩243067.0057.033683累积预冲击下充填节理损伤规律3.1充填节理损伤的描述方法累积预冲击过程中，充填节理内部的微裂隙不断发育、扩展，损伤加剧，导致节理完整性变差，造成岩样的弹性模量、波速等参数值发生了变化。由于超声波速度衰减是固体中损伤程度的宏观表现，因此用波速衰减来描述累积预冲击作用下充填节理岩石试件的损伤变量是一种简洁有效的方法。因此，为了研究充填节理在累积冲击过程中的损伤演化特征，忽略充填节理岩样冲击损伤前后密度的微小变化，可定义充填节理岩样的损伤度Dn。根据等效应变假设，假定充填节理试样在无损伤时的平均弹性模量为E，受到n次预冲击损伤后的平均弹性模量为nE，则充填节理在第n次冲击后的损伤度Dn为1nnEDE(4)假设岩样无损伤时的波速为v0，第n次冲击损伤后的波速为vn，根据固体材料弹性模量与密度和波速v的关系2Ev，则损伤


本文编号：3341345