SHPB试验中花岗岩破坏程度与能量耗散关系分析

收稿日期:2014-11-03

基金项目:国家自然科学基金资助项目(51308480).作者简介:于水生(1988-),男,河南周口人,东北大学博士研究生;朱万成(1974-),男,新疆呼图壁人,东北大学教授,博士生

导师.

第36卷第12期2015年12月东北大学学报(自然科学版)

J o u r n a l o f N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .36,N o .12

D e c .2015

　d o i :10.3969/j .i s s n .1005-3026.2015.12.014

S H P B 试验中花岗岩破坏程度与能量耗散关系分析

于水生1,卢玉斌2,

朱万成1,蔡　勇2

(1.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳　110819;2.西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室,四川绵阳　621010)

摘 要:H o p k i n s o n 压杆装置(S H P B )试验结果表明,花,积耗散能存在很好的一致关系,基本一一对应,而与应变率之间并不存在一一对应关系.且试样破坏程度和应变率之间并不存在一一对应关系,与强度随着应变率的增大而增大并不矛盾.关　键　词:岩石力学;S H P B 试验;应变率效应;能量耗散;破坏程度

中图分类号:O 347 文献标志码:A 文章编号:1005-3026(2015)12-1733-05

A n a l y s i s o n R e l a t i o n s h i p

B e t w e e n D e g r e e o f D a m a g e a n d E n e r g y

D i s s i p a t i o no f G r a n i t e i nS H P BT e s t s

Y US h u i ⁃s h e n g 1,L UY u ⁃b i n 2,Z H UW a n ⁃c h e n g 1,C A I Y o n g

2(1.S c h o o l o f R e s o u r c e sa n dC i v i l E n g i n e e r i n g ,N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 110819,C h i n a ;2.K e y L a b o r a t o r y o f T e s t i n gT e c h n o l o g yf o r M a n u f a c t u r i n gP r o c e s s o f M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ,S o u t h w e s t U n i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,M i a n y a n g 621010,C h i n a .C o r r e s p o n d i n ga u t h o r :L U Y u ⁃b i n ,E ⁃m a i l :y u b i n l u z j u @h o t m a i l .c o m )

A b s t r a c t :As e r i e s o f u n i a x i a l c o m p r e s s i o nt e s t s u n d e r d i f f e r e n t s t r a i nr a t e s o ng r a n i t es a m p l e s (ϕ74m m )w e r e c a r r i e d o u t u s i n g s p l i t H o p k i n s o n p r e s s u r e b a r s (S H P

B ),t o s t u d y t h e s t r a i n ⁃r a t e e f f e c t a n d t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e g r e e o f d a m a g e a n de n e r g yd i s s i p a t i o no f g r a n i t e .T h e t e s t r e s u l t s s h o wt h a t t h e d y n a m i cc o m p r e s s i o ns t r e n g t ho f g r a n i t eh a s o b v i o u s s t r a i nr a t e e f f e c t .T h e e n e r g yd i s s i p a t i o np e r u n i t v o l u m ei n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo f s t r a i nr a t e ,s h o w i n ga n a p p r o x i m a t e l i n e a r r e l a t i o n s h i p .A t t h e s a m e t i m e ,t h e s t r a i nr a t e a l s oi n c r e a s e s w i t ht h e i n c r e a s e o f e n e r g yd i s s i p a t i o nr a t e ,s h o w i n gn o n l i n e a rr e l a t i o n s h i p .T h ed e g r e eo fd a m a g eo fg r a n i t e s a m p l e s h a s g o o d c o n s i s t e n c yw i t ht h e e n e r g yd i s s i p a t i o np e r u n i t v o l u m e ,g e n e r a l l yw i t ho n e t o o n e c o r r e s p o n d e n c e ,b u t d o e s n o t h a v e o n e t o o n e c o r r e s p o n d e n c e w i t h t h e s t r a i n r a t e .T h e r e i s n o c o n t r a d i c t i o n b e t w e e n t h e d e g r e e o f d a m a g e o f g r a n i t e s a m p l e s h a v i n g i n c o n s i s t e n c e w i t h t h e s t r a i n r a t e a n d s t r e n g t h e n h a n c e m e n t w i t h t h e s t r a i n r a t e .K e yw o r d s :r o c km e c h a n i c s ;S H P B (s p l i t H o p k i n s o np r e s s u r eb a r s )t e s t ;s t r a i nr a t ee f f e c t ;e n e r g y d i s s i p a t i o n ;d e g r e e o f d a m a g e 岩石是自然界中各种矿物的集合体,是天然地质作用的产物,受地质构造的影响,内部存在着微裂隙、粒间空隙等微结构面,导致其物理力学特

性通常表现为各向异性和非线性[1]

.而能量是物

理反应的本质特征,是物质发生破坏的内在因素,贯穿于岩石变性破坏的整个过程中[2]

.迄今为

止,已有不少研究者从能量的观点出发研究岩石的变形破坏过程,取得了大量有价值的成果.L i

等[3]利用S H P B (s p l i t H o p k i n s o np r e s s u r e b a r s )技

术分析了在高应变率下试样尺寸效应对红砂岩能