爆炸荷载下青砂岩动态起裂韧度的测试方法

发布时间：2025-04-27 02:50

　　 为了研究爆炸荷载下青砂岩I型裂纹动态断裂韧度的测试方法,利用内部中心单裂纹圆盘(internal center single crack disc,ICSCD)试样进行了爆炸试验研究。试样由外径为400 mm、内部加载孔径为40 mm、预制裂纹长为60 mm的青砂岩制成。利用同步触发器实现圆盘中心起爆,并同步触发超动态应变仪,通过径向应变片获取爆炸应变曲线、裂纹尖端的环向应变片获取裂纹起裂时刻。以实测爆炸应变曲线为参量,应用Laplace变换推导出试样加载孔壁应力时程曲线表达式,并用数值反演法得出其数值解。利用ANSYS有限元软件,建立数值计算模型,通过相互作用积分法得出了在爆炸荷载作用下砂岩的Ⅰ型动态应力强度因子曲线。研究结果表明:(1)ICSCD试件能够很好地用来测试岩石的动态起裂韧度;(2)炮孔周边的应力可以通过拉普拉斯变换的数值反演方法得到;(3)通过试验-数值法能稳定计算出ICSCD砂岩构型的动态起裂韧度,其最大误差仅为7%。

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【部分图文】：

图5 应变测试系统示意图

爆炸试验往往是破坏性试验，且其近区会产生高温高压对测试会带来很大的困难，测试成本也非常之高。因此，学者们通过粘贴应变片这种低成本高效的测试方式来对其动态应变进行测试。本次试验测试中采用DH5939高速数据采集系统，采样频率为10MHz，应变放大器频响频率为0～1MHz，测试应....

图6 炮孔近区典型应变波形

定义距装药中心距离与药包半径的比值为比例距离r=r/r0，应变测试容易受电磁干扰，应变曲线表现为零线上下波动因此选择应变起始点会非常困难，因此以应变曲线曲率最大点对应的时刻作为应变的起始作用时刻；爆炸应变曲线峰值衰减至零为应变作用终止时间；加载时间为应变峰值对应时间与应变作用起始....

图1 实验数值方法流程图

钻眼爆破技术是目前最普遍、经济、高效的岩体开挖与破碎技术之一，被广泛用于工程建设之中，在服务于工程建设的同时也会引起大量的工程稳定与安全问题，引起广泛关注[1-3]。弄清楚岩石在爆破荷载作用下动态断裂行为，实现高效破碎岩体与保护保留岩体都意义重大[4-6]。爆破荷载作用下岩体如何....

图4 试样构型

ISRM在1955年提出了建议采用人字形切槽巴西圆盘测试岩石的静态断裂韧度，然而直到2012年才首次推出岩石动态测试方法，包括岩石动态压缩、动态拉伸及动态断裂方法[26]。岩石动态测试的复杂性不言而喻，几乎所有试样构型的设计都是围绕着霍普金森杆这一加载手段进行的，这种加载形式一般....

本文编号：4041763