冲击荷载作用下含水泥质粉砂岩损伤规律研究

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1、冲击荷载作用下含水泥质粉砂岩的损伤规律研究詹金武1，黄明1，张冰淇1，胡柳清2（1.福州大学土木工程学院福建福州350108；2.福州大学紫金矿业学院福建福州350108）摘要：采用分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，对泥质粉砂岩进行了不同含水状态下的动态力学性能试验，分析了含水率变化对泥质粉砂岩动力特性的影响，并基于连续损伤理论及统计强度理论建立了泥质粉砂岩的动态损伤力学模型，得到了相应的损伤演化规律。研究结果表明：采用基于Weibull分布建立的动态时效损伤模型，其理论拟合曲线与实测曲线具

2、有较好的一致性，损伤参数F0与弹性模量及冲击速度有一定的相关性，弹性模量越大损伤参数F0也越大，含水率的变化对岩石动力特性具有较大的影响。关键词：SHPB；泥质粉砂岩；冲击速度；含水状态；损伤模型中图分类号：TU452文献标志码：AStudyontheDamageFeatureofWater-bearingArgillaceousSiltstoneundertheImpactLoadZhanJin-wu1,HuangMing1,ZhangBing-qi1,HuLiu-qing2(1.College

3、ofCivilEngineering,FuzhouUniversity,Fuzhou350108,China；2.ZijinMiningSchool，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract:ByusingtheSplitHopkinsonPressureBar(SHPB),thetestforthedynamicmechanicspropertiesoftheargillaceoussiltstonewithdifferentwaterconten

4、tarepresented,andtheinfluenceofthemoisturecontentonthemisalsoanalyzed.Thedynamicdamagemodelofargillaceoussiltstoneisestablishedonthebasisofthecontinuumdamagetheoryandstatisticalstrengththeory,andthecorrespondingdamageevolutionruleisobtainedtoo.Itshows

5、that,thecurvefittedbytheconstitutivemodelestablishedbytheweibulldistributionhasagoodconsistencywiththetestingcurve.ThedamageparameterF0hasacertaincorrelationwiththeelasticmodulusandimpactvelocity,thebiggertheelasticitymodulus,thegreaterthedamageparame

6、terF0.What’smore,thechangeofmoisturecontenthasgreatinfluenceonthedynamiccharacteristicsofrock.Keywords:SHPB;argillaceoussiltstone;impactspeed；moisturestate;damagemodel;引言随着我国经济的快速发展，出现了越来越多涉及到岩石的动态力学性能及动态破坏的问题[1-4]，如矿山开采、隧道开挖、常规爆炸及核爆防护工程，以及滑坡、地震、岩爆等自然

7、灾害都涉及到的岩石动力破坏问题，使得开展这方面的研究成为必要。岩石在冲击载荷作用下，其表征出来的力学特性与静载作用下存在显著的差异。如在隧道工程凿岩爆破过程中，围岩承受的外力均为冲击载荷，相比静力荷载作用，冲击动荷载作用下围岩内部形成的应力场及位移场有较大的差异。国内外学者针对岩石的动力特性开展了较多的研究，在考虑了损伤影响的基础上，建立了损伤本构模型[5-9]。郑永来和夏颂佑[7]在鲍埃丁流变模型的基础上提出黏弹性连续损伤本构模型。谢理想[8]等对修正的过应力模型本构方程进行简化，得到简化的损伤

8、过应力模型本构方程，并对实测曲线进行拟合，结果实测曲线与拟合曲线具有很好的一致性。朱晶晶[9]等利用改进的大直径SHPB装置，对花岗岩试件进行单轴循环冲击压缩试验，建立了基于Weibull分布的动态时效损伤模型，模型计算结果与试验实测结果具有较好的一致性。然而，以往的试验大多集中考虑应变率对试验结果的影响，鲜见针对含水状态变化对岩石动力特性的影响研究。水是影响岩石力学性质的一个不可忽略的因素，在大多数工程活动中，水都是一个重要的参与者，因此，有必要开展含水率变化对岩石动力学性能的影