冲击载荷下深部细砂岩的力学性能试验研究

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1、全日制硕士学位论文冲击载荷下深部细砂岩的力学性能试验研究申请人姓名：侯远指导教师：刘希亮教授、博导马东方讲师学位类别：工学硕士专业名称：土木工程研究方向：材料动态力学响应河南理工大学土木工程学院二○一五年四月硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：冲击载荷下深部细砂岩的力学性能试验研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确

2、的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日

3、年月日中图分类号：O341密级：公开UDC：单位代码：10460冲击载荷下深部细砂岩的力学性能试验研究Experimentalstudyofmechanicalpropertiesofthedeepfinesandstoneunderimpactloading申请人姓名侯远学位类别工学硕士专业名称土木工程研究方向材料动态力学响应导师刘希亮职称教授、博导马东方讲师提交日期2015年4月答辩日期2015年6月河南理工大学摘要深部岩体由于其复杂的受力环境，并且经常遭受冲击载荷，因此其力学性能与浅部岩石显

4、著差异。因此，研究冲击载荷下深部岩石的力学性能十分必要。本文采用万能材料试验机和分离式Hopkinson（SHPB）试验装置，进行深部细砂岩在准静态及动态载荷下的单轴压缩和劈裂拉伸试验，研究在不同应变率、不同含水状态及不同温度因素影响下深部细砂岩的力学响应，并分析试样的破坏模式。同时采用高速摄影机和超高速摄影机记录试样的变形破坏，并使用数字图像相关（DIC）方法分析其应变分布。采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟典型的SHPB实验，再现试样的变形和破坏过程。常温下，随着应变率的增加，深部细砂岩的

5、抗压强度和抗拉强度均逐渐增大，然而，当应变率增大至一定程度时，其增幅减缓。尽管应变率对破坏模式影响较大，但对断裂应变影响不显著。在应变率相同的常温条件下，天然状态下的细砂岩的抗压强度和抗拉强度明显大于饱水状态，然而，深部细砂岩的含水状态仅对破坏应变及破坏模式影响较小；在单轴压缩实验中饱水状态下的破坏应变略大。天然状态的细砂岩的抗压强度随实验温度的升高而降低，而抗拉强度则随温度的升高而增加；然温度的变化对其破坏模式影响不显著。高速摄影记录的深部细砂岩试件在准静态、动态压缩、劈裂试验的破坏过程，裂纹由

6、出现到贯通、直至试样破坏的各个阶段中，不同的含水状态、不同的应变率所产生的影响程度均有差别。关键词：深部细砂岩；动态力学性能；破坏模式；分离式霍普金森压杆（SHPB）AbstractDuetothecomplexstressstateofdeeprockmass,moreover,deeprockissubjectedtoimpactloading.Thusthemechanicalpropertiesofdeeprockandshallowrockhavesignificantdifferenc

7、es.Hereby,itisanecessitytostudythemechanicalpropertiesofdeeprocksunderimpactloading.UniaxialcompressionandtensiletestswereperformedbyusingUniversalmaterialtestingmachineandSplitHopkinsonPressureBar(SHPB)device,themechanicalpropertiesofrockwerestudiedu

8、nderdifferentstrainrates,watercontentandtemperature.Furthermore,thedeformationandfailureofthesamplewasrecordedbyHigh-speedcameras,DICmethodstudiedthestraindistribution;atypicalexperimentSHPBmodelwassimulatedtoreappearthedeformationandfailurepr