為了研究爆炸荷載下青砂巖I型裂紋動態(tài)斷裂韌度的測試方法,利用內(nèi)部中心單裂紋圓盤(internal center single crack disc,ICSCD)試樣進(jìn)行了爆炸試驗研究。試樣由外徑為400 mm、內(nèi)部加載孔徑為40 mm、預(yù)制裂紋長為60 mm的青砂巖制成。利用同步觸發(fā)器實現(xiàn)圓盤中心起爆,并同步觸發(fā)超動態(tài)應(yīng)變儀,通過徑向應(yīng)變片獲取爆炸應(yīng)變曲線、裂紋尖端的環(huán)向應(yīng)變片獲取裂紋起裂時刻。以實測爆炸應(yīng)變曲線為參量,應(yīng)用Laplace變換推導(dǎo)出試樣加載孔壁應(yīng)力時程曲線表達(dá)式,并用數(shù)值反演法得出其數(shù)值解。利用ANSYS有限元軟件,建立數(shù)值計算模型,通過相互作用積分法得出了在爆炸荷載作用下砂巖的Ⅰ型動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子曲線。研究結(jié)果表明:(1)ICSCD試件能夠很好地用來測試巖石的動態(tài)起裂韌度;(2)炮孔周邊的應(yīng)力可以通過拉普拉斯變換的數(shù)值反演方法得到;(3)通過試驗-數(shù)值法能穩(wěn)定計算出ICSCD砂巖構(gòu)型的動態(tài)起裂韌度,其最大誤差僅為7%。

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圖5 應(yīng)變測試系統(tǒng)示意圖

爆炸試驗往往是破壞性試驗，且其近區(qū)會產(chǎn)生高溫高壓對測試會帶來很大的困難，測試成本也非常之高。因此，學(xué)者們通過粘貼應(yīng)變片這種低成本高效的測試方式來對其動態(tài)應(yīng)變進(jìn)行測試。本次試驗測試中采用DH5939高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率為10MHz，應(yīng)變放大器頻響頻率為0～1MHz，測試應(yīng)....

圖6 炮孔近區(qū)典型應(yīng)變波形

定義距裝藥中心距離與藥包半徑的比值為比例距離r=r/r0，應(yīng)變測試容易受電磁干擾，應(yīng)變曲線表現(xiàn)為零線上下波動因此選擇應(yīng)變起始點會非常困難，因此以應(yīng)變曲線曲率最大點對應(yīng)的時刻作為應(yīng)變的起始作用時刻；爆炸應(yīng)變曲線峰值衰減至零為應(yīng)變作用終止時間；加載時間為應(yīng)變峰值對應(yīng)時間與應(yīng)變作用起始....

圖1 實驗數(shù)值方法流程圖

鉆眼爆破技術(shù)是目前最普遍、經(jīng)濟(jì)、高效的巖體開挖與破碎技術(shù)之一，被廣泛用于工程建設(shè)之中，在服務(wù)于工程建設(shè)的同時也會引起大量的工程穩(wěn)定與安全問題，引起廣泛關(guān)注[1-3]。弄清楚巖石在爆破荷載作用下動態(tài)斷裂行為，實現(xiàn)高效破碎巖體與保護(hù)保留巖體都意義重大[4-6]。爆破荷載作用下巖體如何....

圖4 試樣構(gòu)型

ISRM在1955年提出了建議采用人字形切槽巴西圓盤測試巖石的靜態(tài)斷裂韌度，然而直到2012年才首次推出巖石動態(tài)測試方法，包括巖石動態(tài)壓縮、動態(tài)拉伸及動態(tài)斷裂方法[26]。巖石動態(tài)測試的復(fù)雜性不言而喻，幾乎所有試樣構(gòu)型的設(shè)計都是圍繞著霍普金森桿這一加載手段進(jìn)行的，這種加載形式一般....

本文編號：4041763