静态预应力条件作用下岩板动态破坏行为试验研究

• 作者: 夏开文 姚伟 徐颖 高桂云
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 预应力 裂纹扩展 数字图像相关 岩板
• 年，卷（期）: 2017,（5）
• 页码范围: 1122-1132
• 页数: 11页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2016.1278

摘要

深部岩石的动力破坏,是岩石力学研究的一个热点问题.为模拟深部岩石动态断裂情况,选取一种花岗岩制备带10 mm预制裂纹的板状试样,开展含预应力条件下的岩板动态破坏行为研究.试件尺寸为305 mm×305mm× 10.5 mm岩板,在静态竖向预压的条件下,使用25 mm杆径的霍普金森压杆进行冲击试验.利用超高速摄影仪记录试样裂纹扩展的全过程,采用数字图像相关(DIC)技术分析试样的位移场及应变场,通过设置虚拟引伸计,获得预应力条件下岩板起裂时刻、裂纹长度、裂纹扩展速度及断裂韧性等动态断裂力学参量.研究结果显示:该岩板试件裂纹扩展速度可达到瑞利波速的0.57倍(～1000 m/s),验证了采用花岗岩岩板测试的优势.在特定预应力条件下,岩板的裂纹扩展速率与动态断裂韧性具有明显的率相关性;特定冲击速度条件下,随着静态预应力的增加,裂纹扩展速度受到抑制,破坏模式由单一裂纹扩展向多条微裂纹扩展等复杂模式转变,甚至出现止裂现象.当气枪冲击气压103.43 kPa、静态预应力30 MPa时,裂纹扩展速度降为452.4m/s,属于低速裂纹扩展范围.