基于SHPB实验的砂岩动态破坏过程及应变-损伤演化规律研究

摘要

为研究砂岩型铀矿爆破增渗地浸开采过程中赋矿岩层的破坏特征及损伤演化规律,利用带有应变控制环的SHPB实验系统,对砂岩试样进行控制应变条件下的动态冲击实验,并结合波速测试实验和CT扫描实验,分析研究了砂岩试样的整体破坏过程、裂纹分布及应变.损伤演化规律.实验结果表明:在冲击荷载作用下,当应变值超过0.0083时,砂岩试样会突然出现明显的整体破坏,整体破坏形式近似双锥形,其破坏模式为剪切.张拉混合破坏;随着应变的增加,裂纹的产生及扩展大致分为无裂纹阶段(0～0.0033)、微裂纹起裂阶段(0.0033～0.0083)、裂纹贯通阶段(0.0083～0.0099)3个阶段,且裂纹分布区域主要集中在试样中间外围.分别从宏观、细观两方面建立了应变-损伤之间的定量关系式,损伤变量随应变的增长趋势大致分为两个阶段:平缓发展区(0～0.0083)和迅速增长区(0.0083～0.0115),损伤变量随应变增加并非简单的线性增加,而是应变值超过应变损伤阈值之后损伤程度急剧增加,应变损伤阈值为0.0083.