分離式霍普金森壓桿加載下巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度測(cè)定的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、巖石是一種含有缺陷的脆性材料，其破壞過程實(shí)質(zhì)上就是微裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展及貫通的動(dòng)態(tài)過程。爆破工程、采礦工程的不斷發(fā)展，以及安全生產(chǎn)和生活的考慮使得巖石動(dòng)態(tài)破壞時(shí)力學(xué)性能的研究越來越重要。斷裂韌度作為缺陷材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的參數(shù)，也愈來愈為國內(nèi)外巖土工程界所關(guān)注。國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)（International Society for Rock Mechanics-ISRM）于1988年推薦了測(cè)試巖石靜態(tài)I型斷裂韌度的兩種試樣一人字形切槽彎曲梁

2、（chevron bend-CB）試樣和短棒拉伸（short rod-SR）試樣，之后在1995年又推出測(cè)試巖石靜態(tài)I型斷裂韌度的人字形切槽巴西圓盤（cracked chevron notched Brazilian disc-CCNBD）試樣。但對(duì)于巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度的測(cè)試，ISRM至今沒有給出適當(dāng)測(cè)試試樣及其測(cè)試方法。 因此，本文將研究的重點(diǎn)放在測(cè)定巖石I型動(dòng)態(tài)起裂斷裂韌度上。首先，為了試樣制作和加載的方便，本文將已經(jīng)成功進(jìn)行

3、靜態(tài)巖石斷裂韌度測(cè)定的邊切槽圓盤（edge notched disc）試樣推廣到巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度的測(cè)試中，在大直徑分離式霍普金森壓桿（split Hopkinson pressure bar-SHPB）的加載下，成功測(cè)定了大理巖的I型動(dòng)態(tài)起裂斷裂韌度值，并檢驗(yàn)了SHPB的加載效果。本文另一個(gè)重要工作是結(jié)合SR試樣的新型彎曲加載方式和美國材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（American Society for Testing and Materials-A

4、STM）1989年推薦的人字形切槽矩形截面短棒試樣，提出適于進(jìn)行平面應(yīng)變巖石I型動(dòng)態(tài)斷裂韌度測(cè)試的矩形雙臂梁（rectangular double beam）試樣，并進(jìn)行了該試樣靜、動(dòng)態(tài)下斷裂韌度測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析表明：在彎曲加載下，矩形雙臂梁試樣得到較好I型斷裂，并成功測(cè)定了該試樣動(dòng)、靜態(tài)斷裂韌度值。 另外，本文還通過邊切槽圓盤試樣，就加載速率對(duì)動(dòng)態(tài)斷裂韌度的影響作了一定的研究；同時(shí)，本文還通過矩形雙臂梁試樣，就相同的加載速