岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 2001-2008.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0822

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

花岗岩残积土动态冲击性能的SHPB试验研究

刘新宇1, 2，张先伟1, 3，岳好真1, 2，孔令伟1，徐超4   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049； 3. 桂林理工大学 广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541000；4. 厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门 361000
  • 收稿日期:2019-05-10 修回日期:2019-07-31 出版日期:2020-06-11 发布日期:2020-08-02
  • 作者简介:刘新宇，男，1995年生，博士研究生，主要从事特殊土土力学的基础和工程应用研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.41672293，No.41972285，No.51709290）；中国科学院青年创新促进会项目（No.2018363）；广西岩土力学与工程重点实验室资助课题（15-KF-02）。

SHPB tests on dynamic impact behavior of granite residual soil

LIU Xin-yu1, 2, ZHANG Xian-wei1, 3, YUE Hao-zhen1, 2, KONG Ling-wei1, XU Chao4   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541000, China; 4. Xiamen Rail Transit Group Co., Ltd., Xiamen, Fujian 361000, China
  • Received:2019-05-10 Revised:2019-07-31 Online:2020-06-11 Published:2020-08-02
  • Contact: 张先伟，男，1982年生，博士，副研究员，主要从事特殊土土力学的基础及工程应用研究。E-mail: xwzhang@whrsm.ac.cn E-mail: lxyucas@outlook.com
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41672293, 41972285, 51709290), the Youth Innovation Promotion Association CAS (2018363) and Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering (15-KF-02).

PDF (Chinese)

183

摘要： 为研究花岗岩残积土的动态冲击性能，开展了高速冲击下的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验，与常规应变率下的试验结果比较，分析了高应变率对花岗岩残积土的应力?应变特性和强度的影响。结果表明：低、高应变率下的花岗岩残积土的?-?a（轴向应力?轴向应变）曲线均呈现出软化型。随着应变率 增加，?-?a曲线向?a增大的方向移动，破坏应变?af增加。但高应变率下?af增加的程度更加明显。花岗岩残积土的峰值强度普遍具有应变率依赖性，二者可用直线关系拟合，但低、高应变率下的拟合关系并不一致。提出了率敏性因子m定量评价依赖性强弱。研究发现，随着应变率的提高，强度的应变率依赖性减弱，低应变率下的m为26.694，而高应变率下仅为0.013。相关试验结果指出，高速冲击荷载对土体总体有害。工程中应该采取合理措施控制冲击荷载的危害。该研究有助于深化花岗岩残积土动态冲击性能的理解，为相关工程的施工与设计提供技术参考。

关键词: 冲击荷载, 花岗岩残积土, 分离式霍普金森压杆, 应变率, 强度, 率敏性因子

Abstract: Split Hopkinson pressure bar tests (SHPB) were carried out to investigate the strength characteristics of granite residual soil under high strain rates comparing to that under common strain rates. Stress-strain curves and strength properties under various strain rates were obtained and found to be strain-softening. The failure strain ?af increased with increasing the strain rate. The increase of ?af was more evident at high strain rates. The peak strength of granite residual soil was found to be rate-dependent, and the peak strength increased linearly with the increase of strain rate, but the fitting relationships under low and high strain rates were different. The coefficient of strain rate sensitivity m was proposed for the quantitative evaluation of the correlation. The results show that the dependence decreases with the increase of strain rate. The value of m at low strain rate is 26.694, while only 0.013 at high strain rate. Judging from the test results, the high-speed impact load is generally harmful to the soil. The research will lead to a deeper understanding of the impact damage mechanism and provide technical guidance for relevant construction.

Key words: impact loading, granite residual soil, split Hopkinson pressure bar, strain rate, strength, coefficient of strain rate sensitivity

中图分类号: 

  • TU449
[1] 杨爱武, 杨少朋, 郎瑞卿, 陈子荷, . 轻质固化盐渍土三维力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 593-600.
[2] 陈猛, 崔秀文, 颜鑫, 王浩, 王二磊. 岩石−钢纤维混凝土复合层抗压强度预测模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 638-646.
[3] 吴俊, 征西遥, 杨爱武, 李延波. 矿渣−粉煤灰基地质聚合物固化淤泥质黏土的抗压强度试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 647-655.
[4] 熊仲明, 吕世鸿, 李运良, 赵奇峰, 李进, 谭书舜, 张向荣, 朱玉荣, 姜磊, 杨琪凡, 张宁波, 张子栋. 被动围压下黄土动态力学性能与能量耗散研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 775-782.
[5] 任三绍, 张永双, 徐能雄, 吴瑞安, 刘筱怡. 含砾滑带土复活启动强度研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 863-873.
[6] 吕亚茹, 王冲, 黄厚旭, 左殿军, . 珊瑚砂细观颗粒结构及破碎特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 352-360.
[7] 孙壮壮, 马刚, 周伟, 王一涵, 陈远, 肖海斌. 颗粒形状对堆石颗粒破碎强度尺寸效应的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 430-438.
[8] 王本鑫, 金爱兵, 孙浩, 王树亮, . 基于DIC的含不同角度3D打印 粗糙交叉节理试样破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 439-450.
[9] 卢锋, 仇文革, . 基于能量演化理论的多参数非等比例折减的 安全系数求解方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 547-557.
[10] 冯大阔, 张建民, . 法向应力对接触面循环单剪力学特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 18-26.
[11] 詹良通, 孙倩倩, 郭晓刚, 陈锐, 陈云敏, . 花岗岩风化料弃土快速堆填过程中 不排水抗剪强度评估[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 50-58.
[12] 李海潮, 马博, 张升, . 适用于堆石料的分数阶下加载面模型[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 68-76.
[13] 王东星, 陈政光, . 氯氧镁水泥固化淤泥力学特性及微观机制[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 77-85.
[14] 张 泽, 马 巍, ROMAN Lidia, MELNIKOV Andrey, 杨 希, 李宏璧. 基于冻融次数−物理时间比拟理论的冻土 长期强度预测方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 86-92.
[15] 谈云志, 占少虎, 胡焱, 曹玲, 邓永锋, 明华军, 沈克军, . 石灰-红黏土互损行为与偏高岭土减损机制[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 104-112.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 张力霆，齐清兰，魏静，霍倩，周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[2] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[3] 张明义，刘俊伟，于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[4] 姜领发，陈善雄，于忠久. 饱和土中任意形状衬砌对稳态压缩波的散射[J]. , 2009, 30(10): 3063 -3070 .
[5] 吴 亮，钟冬望，卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[6] 周晓杰，介玉新，李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .
[7] 吴昌瑜，张 伟，李思慎，朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .
[8] 崔皓东，朱岳明. 二滩高拱坝坝基渗流场的反演分析[J]. , 2009, 30(10): 3194 -3199 .
[9] 赵成刚，蔡国庆. 非饱和土广义有效应力原理[J]. , 2009, 30(11): 3232 -3236 .
[10] 贾宇峰，迟世春，林 皋. 考虑颗粒破碎影响的粗粒土本构模型[J]. , 2009, 30(11): 3261 -3266 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发