循环冲击荷载下砂岩结构与力学性能分析

发布时间：2023-05-10 03:05

　　地下工程爆破施工过程中,一方面是利用爆破冲击荷载来达到高效破岩的目的,另一方面爆破冲击荷载也可以诱导致裂进而引起开挖面附近的岩体结构发生不可逆的损伤,在上述循环爆破冲击荷载的作用下开挖面附近的岩体力学性能会发生较大的变化,同时会对岩体的承载能力产生一定影响,甚至危及地下工程安全。本文利用带围压装置的分离式霍普金森压杆(SHPB)对砂岩试样进行了不同围压梯度、不同冲击气压梯度下的循环冲击试验,在此基础上对砂岩试样在循环冲击荷载下的动态力学性能及损伤能耗特征展开研究,并获得如下研究成果:对砂岩试件中的应变波波形特征进行研究,并基于FFT频谱分析讨论了应变波在砂岩中传播时存在的非线性行为。研究表明:冲击气压及围压相同时,随冲击次数的增加,反射波电压幅值逐渐增大,透射波电压幅值逐渐减小,且反射波及入射波到达峰值的时间均相应推迟;透射波在砂岩中为非线性传播,波形发生明显畸变。在此基础上,计算得到不同冲击气压下砂岩内形成冲击波的距离,发现本试验过程中并未形成冲击波,且冲击波形成距离随着冲击气压增大基本呈线性减小。基于一维应力波理论研究了循环冲击荷载下砂岩的应力-应变曲线特征,同时对不同围压、不同冲...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 冲击荷载对岩石动力学性能影响研究现状
        1.2.2 冲击荷载对岩石动态损伤研究现状
        1.2.3 冲击荷载作用下岩石破坏及能耗研究现状
    1.3 研究思路及完成工作
第二章 试验方法及过程
    2.1 引言
    2.2 试样制备
    2.3 循环冲击试验方案及过程
        2.3.1 SHPB装置介绍
        2.3.2 循环冲击试验加载过程
    2.4 岩石声波速度检测
    2.5 本章小结
第三章 应变波形特征分析
    3.0 引言
    3.1 不同围压下波形特征分析
    3.2 不同冲击气压下波形特征分析
    3.3 非线性效应分析
        3.3.1 频谱分析
        3.3.2 冲击波形成距离计算
    3.4 本章小结
第四章 冲击损伤砂岩力学性能分析
    4.1 引言
    4.2 冲击荷载与围压、冲击气压关系
    4.3 典型应力-应变曲线分析
    4.4 不同围压下砂岩力学性能研究
        4.4.1 应力-应变曲线分析
        4.4.2 动态模量与围压的关系
        4.4.3 峰值应力与围压的关系
        4.4.4 时间-应变曲线分析
    4.5 不同冲击气压下砂岩力学性能研究
        4.5.1 应力-应变曲线分析
        4.5.2 动态模量与冲击气压的关系
        4.5.3 峰值应力与冲击气压的关系
        4.5.4 时间-应变曲线分析
    4.6 本章小结
第五章 砂岩损伤及破碎能耗分析
    5.1 引言
    5.2 SHPB冲击破碎过程能量分布
    5.3 损伤因子的计算
    5.4 循环冲击过程中能量传递规律分析
        5.4.1 能量耗散分析
        5.4.2 累积单位体积吸收能变化规律
    5.5 损伤因子与平均应变率间的关系
    5.6 损伤因子与冲击次数间的关系
        5.6.1 不同冲击气压下损伤因子变化情况
        5.6.2 不同围压下损伤因子变化情况
    5.7 破坏模式分析
    5.8 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历及硕士学习阶段的科研成果
致谢



本文编号：3812903