冲击荷载下复合岩体动力响应力学特性及本构模型研究

摘要：

为研究工程中冲击作用下不同复合岩体的动力响应差异,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统和数字图像相关系统(DIC),对煤-岩和岩-煤2种复合岩体进行不同应变率下的动态冲击试验,对比动力冲击后2种复合岩体的应力波传播特征、动态强度、能量耗散、破碎分形特征以及破坏模式.并建立考虑复合煤-岩特性的本构模型.试验和理论分析结果表明:在相同应变率条件下,2种复合岩体的入射能基本一致,由于应力波传播过程中冲击杆与岩-煤的波阻抗匹配优于煤-岩体,在应变率较小时岩-煤体的动态强度、耗散能明显大于煤-岩体,随着应变率的增加二者差别逐渐减小;复合岩体耗散能越大其破碎块度分形维数越大,表现出明显的线性相关;不同复合岩体在冲击作用下的破坏主要集中在煤体侧,且以劈裂破坏为主,受界面效应的影响,煤体侧裂纹会发育至岩体侧,从而发生贯通破坏.基于元件组合建立考虑应变率效应和损伤演化的本构模型,其结果与试验结果吻合较好,验证了构建模型的正确性.

关键词：岩石力学、复合岩体、分离式霍普金森压杆、数字图像相关系统、动力响应、本构模型

所属期刊栏目：42

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：越崎杰出学者资助项目;河北省生态智慧矿山联合基金;中央高校基本科研业务费研究生科研创新能力提升资助项目

在线出版日期：2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：88-99