10.3321/j.issn:1000-6915.2001.01.034
蕴含岗岩材料在动态压应力作用下力学特性的实验和模型研究
岩石材料动态力学特性是评价岩石结构在爆炸以及地震载荷作用下稳定性的重要参数,是国防和民用防护工程研究的基本资料,具有重要的学术价值和应用价值。对花岗岩材料在动态压应力（单轴和三轴）作用下的力学特性进行了较系统的实验和理论研究。道德通过实验研究了花岗岩材料的动态断裂特性以及在单轴和三轴动态压应力作用下的强度以及变形特性。结果表明，蕴含岗岩的动态断裂韧度随加载速率的增加以及加载时间的减小面增加。在单轴情况下，花岗岩的抗压强度随应变速率的增加而增加，杨氏模量以及泊松比随应变速北的变化很小。在三轴情况下，花岗岩的抗压强度也随围压的增加明显增加，在不同的应变速率下具有相同的趋势，花岗岩的杨氏模量以及泊比随围压的增加有小幅度的增加趋势。在实验研究的基础上，应用滑移型裂纹模型对花岗岩材料在压缩应力作用下的力学特性进行了理论研究。在单轴情况下，彩一组与轴向应力平等的滑移型裂纹系列模拟花岗岩材料的劈裂三模式同时考虑裂纹间的相互作用。根据裂纹的动态扩展准则以及能量平衡理论，得到不不同应变速北下花岗岩的理论强度值以及应力应变关系，这下地理论结果与实验结果符合得非常好。本部分的研究还表明，在动载作用下，裂纹的扩展速率以及岩石材料断裂韧度的北相关特性导致岩石材料的单轴抗压强度随应变速率的增加而增加。当应变速率为10-4～100s-1范围时，裂纹的扩展速北对岩石材料的影响可以忽略，岩石材料的抗压强度随应变速率的增加仅仅由于岩石材料的动态断裂韧度的率相关特性造成。在三轴情况下，用一组与轴向应力成一定夹角的滑移裂纹系列模拟岩石材料的剪切破坏模式，并根据虚拟力方法得到了该裂纹系列的应力强度因子表达式。根据动态裂纹扩展准则以及能量平衡理论，也得到了不同围压以及不同应变速率下花岗岩的理论强度值以及应力应变关系。结果表明，花岗岩的抗压强度以及应力应变关系随应变关系随应变速率的变化规律与实验结果符合得比较好。模型结果还表明，由模型得到的强度以及应力应变曲线随围压的变化规律在较低围压时（小于100MPa）与实验结果符合得比较好。本项研究在实验研究的基础上，创新性地从研究岩石内部固有的微裂纹在动载荷作用下的扩展聚合特性入手，结合细观力学以及无能为力态断裂力学的相关理论，揭示了花岗的率相关特性机理，初步建立了岩石材料宏观动态力学特性与岩石内部固有的裂纹动态扩展特性的关系有及岩石材料强度与应变速率的关系和率相关的岩石材料本构模型，构筑了系统研究岩石材料率相关特性的基本框架。
花岗岩、动态压应力、滑移型裂纹模型EXPERIMENTAL AND THEORETICAL STUDIES ON MECHANICAL PROPERTIES OF GRANITE UNDER DYNAMIC COMPRESSIVE LOADSLi Haibo(Insitute of Rock and Soil Mechanics、The Chinese Academy of Sciences
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O3(力学)
2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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