动力扰动下含泥体孔道花岗岩试件力学特性研究

摘要

本文以 SHPB动态测试系统为平台，以花岗岩为研究对象。对不同内孔径花岗岩试件在填充不同含水率泥体的状态下进行冲击对比实验。分析了应力-应变曲线、破坏过程、破坏模式、岩石吸能特性对花岗岩动力特性的影响。进行了填充不同含水率泥体花岗岩在单次冲击荷载作用下的试验研究。运用高速摄像技术，将微裂纹的发育、拓展与贯通对比分析花岗岩破坏的实验现象。结合破坏图片，通过能量比法分析了花岗岩破坏时的能量对比。主要研究内容与成果如下：　　(1)相同应变率下，随着试件内孔径的增大，峰值应力减小；随着泥浆含水率的增加，峰值应力增大，应力-应变曲线峰后塑性现象逐渐增强。　　(2)岩石的破坏过程中，泥浆与内孔径对试件破坏模式相关性小。结果表明首先出现斜向剪切裂纹和纵向裂纹，最后出现横向裂纹且拉应力破坏占据主要破坏方式。　　(3)通过能量破坏准则分析，得到内孔径越大，反射能比越小，透射能比越大，花岗岩破碎程度越高，其耗散能比越大。用单位体积吸能比大小来衡量试件的破碎效果具有可行性。　　(4)花岗岩内部裂纹的发育受冲击荷载和水压力共同作用的影响，裂纹的拉剪和压剪扩展模式下控制着花岗岩的破坏过程和破坏模式。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究现状

1.3岩石动态本构关系

1.4冲击荷载下岩石动力特性研究

1.5本文主要研究工作

第二章 SHPB实验系统原理及试件制备

2.1概述

2.2 岩石类材料SHPB试验技术

2.3 SHPB装置动态试验中的几个问题

2.4中心填充泥体花岗岩试件制备及静态抗压强度测试

2.5小结

第三章 冲击荷载下充填泥体花岗岩动力学特性研究

3.1前言

3.2花岗岩试件动态冲击试验设计与研究成果

3.3花岗岩在试验过程中实现两端应力平衡

3.4冲击作用下花岗岩实测典型应力-应变曲线分析

3.5单轴冲击下花岗岩的破坏

3.6单轴冲击下岩石吸能特性与泥浆的关系

3.7小结

第四章 冲击荷载下含水裂纹对岩体破坏的影响

4.1裂纹扩展力学模型

4.2单轴冲击对裂纹扩展的影响

4.3冲击应力波与孔隙水压共同作用对裂纹破坏特性与能量耗散的研究

4.4小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢