层理角度对天然岩石材料动态断裂行为的影响研究

摘要：

为了探究不同层理角度下岩石材料的动态断裂行为,利用分离式霍普金森压杆冲击加载系统,对3种直切槽半圆岩石试件开展30°,45°,60°,75°和90°层理角度梯度内的动态断裂冲击试验,研究3种岩石试件在不同层理角度条件下的应力波及能量传播规律、应力响应特征和动态断裂韧性.并结合DLSM数值模拟软件进行辅助分析,证明其模拟方法能够较好地应用于岩石动态断裂行为的研究,通过应力波传播图像和裂纹尖端应力场图像分析试件应力波的传递规律,解释动态断裂韧性随层理角度改变的机制.结合模型的动能和破坏曲线总结不同层理角度下岩石的破坏特征.结果表明:层理角度改变会影响层理面对应力波的有效反射面积,从而影响反射波和透射波的传递规律,造成各部分能量比值的变化.3种岩石具有不同的破坏特征,但其动态断裂韧性均受到层理角度的影响,在小层理角度时更容易发生预裂和张拉破坏,导致试件强度降低.模拟得到的应力波传播图像解释了不同层理角度应力波的透反射规律,而裂纹尖端应力场图像则反映了动态断裂韧性与试件内部是否发生提前破坏有关.随着层理角度的增大,试件断裂消耗的动能越大,其破坏更具有均匀性.

关键词：岩石力学、SHPB、NSCB、层理、动态断裂、数值模拟

所属期刊栏目：42

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;中国矿业大学北京越崎青年学者资助项目

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19页

页码：849-867