›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (S2): 27-32.doi: 10.16285/j.rsm.2017.S2.004

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑应变率效应的广义Hoek-Brown动态强度准则

马林建1,2,阳 发1,王明洋1,2,李 增1,2   

  1. 1. 陆军工程大学 爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏 南京 210007; 2. 南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210007
  • 收稿日期:2017-04-20 出版日期:2017-11-23 发布日期:2018-06-05
  • 通讯作者: 阳发,男,1992年生,硕士,主要从事岩土工程与防护工程方面的研究工作。E-mail:chongdayangfa@163.com E-mail:patton.4400@163.com
  • 作者简介:马林建,男,1984年生,博士,硕士生导师,主要从事岩土工程与防护工程方面的教学和研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学面上基金(No. 51774295);中国博士后科学特助基金(No. 2016T90464);中国博士后科学面上基金(No. 2015M570451)。

Generalized Hoek-Brown dynamic strength criterion incorporating strain rate effect

MA Lin-jian1,2, YANG Fa1,2, WANG Ming-yang1,2, LI Zeng1,2   

  1. 1. State Key Laboratory of Disaster Prevention & Mitigation of Explosive & Impact, The Army Engineering University of PLA, Nanjing, Jiangsu 210007, China; 2. School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210094, China
  • Received:2017-04-20 Online:2017-11-23 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51774295), China Postdoctoral Science Foundation (2016T90464), and China Postdoctoral Science Foundation(2015M570451).

摘要: 岩石强度特性具有明显的围压效应和应变率效应,研究复杂应力状态下动态强度准则对于岩石动力学分析至关重要。利用10-5~102.32 s-1应变率范围内砂岩静动态间接拉伸和单、三轴压缩强度试验数据,进行了广义Hoek-Brown强度准则预测砂岩动态强度的适用性研究,分析了材料参数的应变率效应。结果表明,广义Hoek-Brown强度准则能够较好地描述同一应变率下较低拉应力区到较高压应力区砂岩强度规律,低应变率区单轴抗压强度 和参数a变化不大,高应变率区随应变率的增加非线性增大,而参数m几乎不受应变率影响。基于分析建立了单轴抗压强度 和参数a的应变率效应函数关系,提出了由低应变率到高应变率下的广义Hoek-Brown动态强度准则统一表达式,进一步探讨了岩石强度依赖应变率效应和围压效应的物理机制。

关键词: 动态强度, 广义Hoek-Brown强度准则, 应变率效应, 围压效应

Abstract: The mechanical behavior of rock material is strongly influenced by confining pressure and strain rate. It is of great significance to establish a unified strength criterion taking account of complex stress state and strain rate in the rock dynamics analysis. A series of strength data obtained from uniaxial compression test, triaxial compression test, Brazilian test on sandstone under strain rates of 10-5-102.32 s-1, are applied to assess the applicability of generalized Hoek-Brown strength criterion and to analyze the strain rate effect on the material parameters. The results show that the strength rule of sandstone can be reasonably described by the generalized Hoek-Brown strength criterion from low tensile stress region to relatively high compressive stress region under the same strain rate. The parameters both uniaxial compressive strength and parameter a show a slight increase at lower strain rate, and show a dramatically nonlinear increase at higher strain rate, whereas parameter m almost does not change with different strain rates. Therefore, the function relationships between the material parameters and a of the generalized Hoek-Brown dynamic strength criterion and strain rate can be established. On this basis, a new generalized Hoek-Brown dynamic strength criterion is proposed taking account of strain rate from the region of 10-5-102.32 s-1. The physical mechanisms of strain rate and confining pressure effects on dynamic strength of sandstone are further studied.

Key words: dynamic strength, generalized Hoek-Brown strength criterion, strain rate effect, confining pressure effect

中图分类号: 

  • TU 452

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