岩爆相似材料动静态力学性能及破坏特征的试验研究

摘要

随着各国经济建设的不断发展，涉及到深部岩体工程的开挖越来越多。由于在高应力地区开挖过程中，改变了岩体赋存的空间环境，容易发生岩爆灾害。然而，对于深部岩体岩样直接取样进行试验存在诸多困难。因此，有必要在实验室内利用岩爆相似材料试件模拟深部岩体在外界载荷扰动下的动静态力学特性试验。
　　本文选取赣江细砂、水泥、石膏、矿物质金属铝粉、铁粉以及水为相似材料的原材料。基于正交设计试验方法，以摻砂率（A）、石膏水泥比(B)和含水率(C)为3个影响因素，制作相似材料试件，并测定其力学性能。根据岩爆发生的烈度与冲击能量指数及抗压拉强度比的关系，选出三种岩爆相似材料试件：普通岩爆相似材料试件、含铝粉岩爆相似材料试件及含铁粉岩爆相似材料试件。
　　将制备好的三种岩爆相似材料试件按要求加工好，在霍普金森压杆装置系统上进行纯动态力学试验和一维动静组合加载试验。处理试验数据得到试件的应力应变曲线，分析四种不同的冲击气压条件下的三种岩爆相似材料试件纯动态破坏和一维动静组合加载破坏的应力应变曲线，可得如下结论：
　　（1）添加了金属成分的岩爆相似材料试件抗压强度要高于普通岩爆相似材料试件，其中含铁粉岩爆相似材料试件抗压强度要比含铝粉岩爆相似材料试件高。
　　（2）岩爆相似材料试件抗压强度随着冲击气压增大而增大。
　　（3）一维动静组合加载下的含铁粉岩爆相似材料试件的抗压强度要高于纯动态冲击下的。
　　（4）岩爆相似材料试件块度破裂程度与冲击气压有关，冲击气压越大破裂程度越明显；其中，一维动静组合加载下其破裂程度要高于纯动态冲击下的。

目录

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和方法

第二章 岩爆研究方法与相似材料配比研究

2.1 引言

2.2 岩爆研究方法

2.3 岩爆相似材料配比研究

2.4 本章小结

第三章 岩爆相似材料的配制及静态力学研究

3.1 引言

3.2 岩爆相似材料配比试验设计

3.3 岩爆相似材料静态力学试验

3.4 破坏形态分析

3.5 本章小结

第四章 岩爆相似材料冲击动态力学研究

4.1 引言

4.2 SHPB装置系统

4.3 试验设计

4.4 岩爆相似材料纯动态冲击试验

4.5 岩爆相似材料动静组合冲击实验

4.6 轴压对岩爆相似材料动态力学性能影响

4.7 试件破坏模式分析

4.8 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢