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1、2000年2月 岩石在动载作用下破坏模式与强度特性研究 东兆星等 ·1·岩石在动载作用下破坏模式与强度特性研究东兆星 单仁亮中国矿业大学(江苏,221008)[摘 要] 岩石在高应变率下的破坏类型及动态强度理论是工程爆破中的一个重要的基本问题。以往研究岩石的破坏类型只停留在静载作用下,而其强度理论也多采用静态强度理论。作者利用SHPB装置对常见的四种岩石进行了大量冲击试验。结果表明,岩石在冲击载荷作用下破坏分为四种类型:压剪破坏、拉应力破坏、拉应变破坏和卸载破坏,而且其破坏强度随冲击速度的提高而提高。最
2、后对强度理论作了讨论。[关键词] 岩石 高应变率 破坏模式 强度理论 SHPB装置ResearchontheFailurePatternandStrengthPropertiesofRockunderDynamicLoadingDongZhaoxing,ShanRenliangUniversityofMiningandTechnologyofChina(Jiangsu,221008)[ABSTRACT]Thefialurepatternsanddynamicstrengththeoryofrockisanimportantprobl
3、eminengineeringblasting.Thefailurepatternsofrockwasformerlyonlystudiedonthebasesofstaticloadingandthestaticstrengththeorywasadopted.AlargeamountofimpacttestwascarriedoutonfourkindsofcommonrockbyusingSHPB.Resultsshownthattherockfailureunderimpactloadingareclassifiedinto
4、fourpatterns,i.e.compress2shearingdamage,tensilestressdamage,extensiblestraindamageandunloadingdamage,andtherockdamagestrengthincreaseswithincreasingimpactvelocity.Finally,thestrengththeoryofrockarediscussed.[KEYWORDS]rock,highstrainrate,failurepattern,strengththeory,S
5、HPB[1]1 引言Osson进行的试验结果表明,应变率小于某高应变率下岩石的本构特性和强度特性一临界值时,强度随应变率的增加而缓慢增是研究控制爆破机理、岩石破碎机理以及爆加;当应变率大于此值时,强度迅速增加。用炸应力波传播的重要问题,而强度及破坏理式子表示为:õõõ论一直是岩土力学与工程界的重要课题。自0.0073EEE几十年中,国内外很多学者对高应变率下的·3岩石动态特性进行了大量研究。对于岩石的其中E为动态与静态发生变化的临界应变破坏模式,以往
6、都停留于静载作用的情况,对率。R.D.Perkin,S.T.Green,Lankford等学[2]在动载作用下特别是爆炸冲击载荷作用下岩者也都得出过类似的结果。石的破坏模式研究甚少;这主要是由于实验在国内,陆岳屏、寇绍全等在80年代初设备和实验技术的限制。作者利用SHPB装用SHPB装置对砂岩、石灰岩等进行了动态置对岩石在冲击载荷作用下的破裂类型做了[3][4]破碎应力和杨氏模量的测试;于亚伦、李大量试验,得出了一些有益的结论。[5]夕兵等也先后利用SHPB装置对不同类型对于岩石动态强度特性的研究,W.A.岩石进行了动态强度试验。在
7、其试验范围内,· 爆 破 器 材 2·ExplosiveMaterials 第29卷第1期1得到了岩石强度近似与E3成正比的结论。速度高于破裂发展速度,这就使冲击载荷能现有的岩石强度理论,主要还是采用古促使岩石中各个方向各个层次的裂隙发展。典静态强度理论,这显然与岩石在爆炸冲击(3)岩石材料的力学性质对岩石试件的作用时的情形有很大差异,考虑到岩石在爆冲击破坏模式起着重要作用。强度高、脆性大炸与冲击作用下其强度理论的复杂性,以及的岩石一般不会出现压剪破裂;强度低、柔性实验设备与实验技术的限制,本
8、文提出了一大的岩石很少出现张应变破裂和卸载破裂。种简单易行的处理方法,就是仍然采用静态3 岩石动态强度实验结果与分析或准静态的强度理论,但对有关常数考虑应作者利用SHPB装置对煤矿常见的四种变率效应做些综合修正,计算结果表明,这种岩石
