發(fā)布時間：2020-07-18 00:42

【摘要】：隨著人類活動空間的擴展,在巖體中進行工程建設(shè)越來越多,如大型水電站建設(shè)、道路隧道掘進、以及采礦工程等,迫切需要巖石力學理論知識來指導工程應(yīng)用。巖石材料具有尺寸效應(yīng)現(xiàn)象,即不同尺寸巖石的強度和變形特性存在著力學差異,從而使得特定尺寸巖石的強度和變形特征不能直接應(yīng)用于巖土工程設(shè)計和巖石本構(gòu)關(guān)系的建立。因而長期以來,巖石尺寸效應(yīng)一直是巖石力學中試圖解決而又未能得到徹底解決的問題之一。本文以安徽省淮南市舜耕山石灰?guī)r為研究對象,運用深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點實驗室動靜組合加載系統(tǒng)(SHPB)開展試驗,研究不同尺寸石灰?guī)r試件動態(tài)力學性質(zhì)的差異。1.采用RMT-150B巖石力學試驗系統(tǒng)對兩組直徑同為50mm長度分別為50 mm、100 mm的石灰?guī)r試件進行靜載條件下的單軸壓縮試驗,來研究同直徑不同長度石灰?guī)r試件的靜態(tài)力學特性的差異。2.采用SHPB試驗系統(tǒng)對直徑同為50 mm長度分別為15 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm、55 mm、60 mm、80 mm、100 mm 12組石灰?guī)r試件均采用0.5 MPa沖擊氣壓進行單軸沖擊壓縮加載試驗,來研究同直徑不同長度石灰?guī)r試件的動態(tài)力學特性和變形特征的差異。3.采用SHPB試驗系統(tǒng)對兩組直徑同為50 mm長度分別為25 mm、50 mm的石灰?guī)r試件均采用 0.4 MPa、0.5 MPa、0.6 MPa、0.7 MPa、0.8 MPa、0.9 MPa、1.0 MPa 7種沖擊氣壓梯度下的單軸沖擊壓縮加載試驗,進而研究不同長徑比的石灰?guī)r試件動態(tài)力學特性和變形特征及破壞形態(tài)隨加載應(yīng)變率的變化而變化的規(guī)律。4.采用SHPB試驗系統(tǒng)對直徑均為50 mm厚度分別為15 mm、20 mm、25 mm、30 mm、35 mm、40 mm、45 mm、50 mm 8 組石灰?guī)r試件均采用 0.3 MPa氣壓進行動態(tài)劈裂拉伸試驗,來研究不同厚度石灰?guī)r試件動態(tài)拉伸力學性質(zhì)和破壞形態(tài)的差異。圖[45]表[8]參[76]。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU45
【圖文】：

圖１研究技術(shù)路線及方法逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｏｎ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅｓ邋ａｎｄ邋ｍｅｔｈｏｄｓ逡逑

—般機械沖擊和爆破工程中巖體的應(yīng)變率為１０Ｖ１？１０Ｖ１，目前對這一區(qū)段逡逑的巖石力學特性動態(tài)力學性質(zhì)的測試主要采用ＳＨＰＢ法（ｓｐｌｉｔ邋Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ逡逑ｂａｒ），如圖２所示。它不僅可以測量巖石試件的應(yīng)力、應(yīng)變與應(yīng)變率之間的關(guān)系，逡逑而且可以研宄不同加載條件下巖石的破碎效果。逡逑－９－逡逑

高強度合金彈性壓力桿和巖石試件的波阻抗；次，冼分別為高強度合金彈性壓逡逑力桿與巖石試件的橫向截面積；Ｚｓ為巖石試件的長度；Ｔ為應(yīng)力的延續(xù)時間。逡逑圖３所示是巖石試件與高強度合金彈性壓力桿截面上應(yīng)力波的作用過程。帶逡逑下標／、ｉ？、ｒ的量分別為入射波、反射波、透射波的相應(yīng)量。根據(jù)巖石試件與高逡逑強度合金彈性壓力桿的界面條件和一維桿中的應(yīng)力波傳播理論，由試件或彈性桿逡逑中的任一截面的位移表達式如下式（２－４）：逡逑ｕ邋＝邋Ｃ０ｆ0ｓｄｔ邐（２－４）逡逑式（２－４）中，ｗ表示位移；Ｇ為彈性縱波波速；ｆ為應(yīng)變；／為時間。逡逑于是界面Ａ上的位移Ｗ／為：逡逑ｕ＾Ｃ0［（￡ｉ￣￡＾ｄｔ邐（２－５）逡逑界面沁上的位移Ｗ２為：逡逑ｕ２邋＝邋Ｃ０ｊ0￡ｒｄｔ邐（２－６）逡逑這樣，試件中的平均應(yīng)變Ｇ為：逡逑￡ｓ邋＝邋＾邋２邋＝邋ｙ＂Ｉ0（￡ｉ邋￣￡ｒ￣（２－７）逡逑式（２－７）中，／0為巖石試件的初始長度，根據(jù)巖石試件中應(yīng)力均勻化的假定，逡逑巖石試件長度應(yīng)遠小于輸入應(yīng)力波的波長，于是可認為／0—■０，且認為巖石試件逡逑中的應(yīng)力均勻化、無衰減，因此輸入桿、輸出桿中的應(yīng)變關(guān)系有：逡逑￡ｊ＋Ｓｒ＝ＳｔＭ￡ｒ＝￡ｔ－邐（２－８）逡逑而試件兩端的荷載（合力）分別是：逡逑ｎ卞（２．９）逡逑［Ｆ２邋＝邋ＥＡ（ｅＴ）逡逑由此，試件中的平均應(yīng)力心為：逡逑ＣＴｓ＝邋＇邐２邋＝￣＾Ｅ邋—邋｛＾１邋＋＾ｒ＋＾ｔ）邐（２－１０）逡逑式中

【參考文獻】

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1 梁書鋒;吳帥峰;李勝林;劉殿書;武若愚;;巖石材料SHPB實驗試件尺寸確定的研究[J];工程爆破;2015年05期

2 孟慶彬;韓立軍;浦海;文圣勇;李昊;李浩;;應(yīng)變速率和尺寸效應(yīng)對巖石能量積聚與耗散影響的試驗[J];煤炭學報;2015年10期

3 平琦;駱軒;馬芹永;袁璞;;沖擊載荷作用下砂巖試件破碎能耗特征[J];巖石力學與工程學報;2015年S2期

4 徐永福;王益棟;奚悅;褚飛飛;;巖石顆粒破碎的尺寸效應(yīng)[J];工程地質(zhì)學報;2014年06期

5 石永奎;馬源鴻;尹延春;;尺寸效應(yīng)對煤層沖擊傾向性測試結(jié)果的影響[J];煤炭科學技術(shù);2014年02期

6 梁正召;張永彬;唐世斌;李連崇;唐春安;;巖體尺寸效應(yīng)及其特征參數(shù)計算[J];巖石力學與工程學報;2013年06期

7 平琦;;砂巖動靜態(tài)拉伸力學性能試驗與對比分析[J];地下空間與工程學報;2013年02期

8 劉石;許金余;劉軍忠;呂曉聰;;絹云母石英片巖和砂巖的SHPB試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2011年09期

9 路新景;李志敬;房后國;鄧偉杰;;巖石單軸抗壓強度優(yōu)勢尺寸及尺寸效應(yīng)[J];人民黃河;2011年04期

10 張明;盧裕杰;楊強;;準脆性材料的破壞概率與強度尺寸效應(yīng)[J];巖石力學與工程學報;2010年09期

本文編號：2760149