›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (11): 3292-3298.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

球面波加载下黄土线黏弹性本构关系

卢 强,王占江,李 进,郭志昀,门朝举   

  1. 西北核技术研究所,西安 710024
  • 收稿日期:2012-07-09 出版日期:2012-11-12 发布日期:2012-11-14
  • 作者简介:卢强,男,1984年生,硕士,主要从事爆炸冲击相关研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 11172244)

Linear viscoelastic constitutive relation of loess under spherical stress wave

LU Qiang,WANG Zhan-Jiang,LI Jin,GUO Zhi-Yun,MEN Chao-Ju   

  1. Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an 710024, China
  • Received:2012-07-09 Online:2012-11-12 Published:2012-11-14

摘要: 采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源,利用在? 1 370 mm×1 200 mm黄土样品180~1 280 m•kt-1/3范围内实测球面波径向粒子速度数据为基础,结合强间断波相容条件及变模量本构模型假设,反演得到黄土的弹性模量E=(1.927±0.216)GPa、体积模量K=(1.284±0.144)GPa及剪切模量G=(0.771±0.086)。把黄土视为线黏弹性ZWT(朱-王-唐)材料进行数值模拟,以实测粒子速度幅值vmax、位移幅值umax及对应时刻作为数值模拟结果的对比参数,定义了误差函数,其极小值对应的松弛剪切模量GM =0.13 GPa、松弛因子? M =21 µs,将GM、? M作为黄土黏弹性本构参数的描述对球面波在黄土中的传播进行了数值模拟,结果表明:模拟得到的粒子速度曲线与试验曲线吻合较好,粒子速度幅值vmax、位移幅值umax与试验结果的最大偏差分别为8%、6%;粒子速度、位移幅值对应时刻与试验结果的最大偏差分别为1%、5%;数值模拟得到不同比距离处的径向应力? r、切向应力? ?、径向应变? r、切向应变?? 与基于强间断及变模量模型假设得到的结果具有较好的一致性。

关键词: 爆炸与冲击, 球面波, 黏弹性, 黄土, 衰减

Abstract: Using miniature spherical explosive of 0.125 g TNT equivalent as explosion source and based on the observed velocities of radial particles of ? 1 370 mm×1 200 mm loess sample at 180-1 280 m•kt-1/3, the elastic modulus E=(1.927±0.216) GPa, bulk modulus K=(1.284±0.144) GPa and shear modulus G=(0.771±0.086) GPa are inverted by combining the assumption of strong discontinuous wave and variable modulus model. Assuming the loess as linear viscoelastic ZWT material for numerical simulation, the error function is defined using the particle velocity vmax , the particle displacement umax, and the corresponding time of vmax and umax obtained from the numerical simulation and experimental results respectively. When the error function gets minimum value, the relaxation shear modulus GM and the relaxation factor ? M are 0.13 GPa and 21 µs respectively. Using GM and ? M as the linear viscoelastic ZWT parameters, the numerical simulation of spherical stress wave propagation in loess is made. The results reveal that: the velocity curves obtained from the numerical simulation are consistent with the experimental results; the maximum deviations of vmax and umax are 8% and 6% respectively; the maximum deviations of the corresponding time of vmax and umax are 1% and 5% respectively; the radial stress ? r , the tangential stress ? ? , the radial strain ? r , the tangential strain ?? obtained from the numerical simulation are in good agreement with the results obtained from the assumption of strong discontinuity and variable modulus model.

Key words: explosion and shock, spherical wave, viscoelasticity, loess, attenuation

中图分类号: 

  • O 382
[1] 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下非饱和黄土的有效应力屈服特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 492-500.
[2] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3] 周凤玺, 柳鸿博, 蔡袁强, . 饱和多孔热弹性介质中Rayleigh波 传播特性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 315-324.
[4] 何鹏飞, 马巍, 穆彦虎, 黄永庭, 董建华, . 黄土−砂浆块界面剪切特性试验及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 82-90.
[5] 刘华, 张硕成, 牛富俊, 邵珠山, 牛泽林, 鲁洁, . 酸碱污染Q3黄土的一维压缩特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 210-216.
[6] 赵密, 欧阳文龙, 黄景琦, 杜修力, 赵旭, . P波作用下跨断层隧道轴线地震响应分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3645-3655.
[7] 周凤玺, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3218-3226.
[8] 朱彦鹏, 杜晓启, 杨校辉, 栗慧王君, . 挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土地区综合 管廊地基及其工后浸水试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2914-2924.
[9] 田乙, 吴文兵, 蒋国盛, 梅国雄, 徐宝军, . 连续排水边界下分数阶黏弹性 饱和土体一维固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3054-3061.
[10] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
[11] 刘中宪, 王治坤, 梁建文, 王楚楚, . 基于球面波势函数基本解方法的弹性波 三维散射与动应力求解[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2730-2738.
[12] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
[13] 童立红, 王 珏, 郭生根, 朱怀龙, 徐长节, . 变荷载下连续排水边界黏弹性地基 一维固结性状分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1862-1868.
[14] 王娟娟, 郝延周, 王铁行. 非饱和压实黄土结构特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1351-1357.
[15] 雷文杰, 李金雨, 云美厚, . 采动微地震波传播与衰减特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1491-1497.
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[1] 孙 勇. 滑坡面下双排抗滑结构的计算方法研究[J]. , 2009, 30(10): 2971 -2977 .
[2] 李鸿博,郭小红. 公路连拱隧道土压力荷载的计算方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3429 -3434 .
[3] 瞿万波,刘新荣,傅晏,秦晓英. 洞桩法大断面群洞交叉隧道初衬数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2799 -2804 .
[4] 王川婴,胡培良,孙卫春. 基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法[J]. , 2010, 31(4): 1326 -1330 .
[5] 谈云志,孔令伟,郭爱国,万 智. 压实红黏土水分传输的毛细效应与数值模拟[J]. , 2010, 31(7): 2289 -2294 .
[6] 王生新,陆勇翔,尹亚雄,郭定一. 碎石土湿陷性试验研究[J]. , 2010, 31(8): 2373 -2377 .
[7] 王云岗,熊 凯,凌道盛. 基于平动加转动运动场的边坡稳定上限分析[J]. , 2010, 31(8): 2619 -2624 .
[8] 龙 照,赵明华,张恩祥,刘峻龙. 锚杆临界锚固长度简化计算方法[J]. , 2010, 31(9): 2991 -2994 .
[9] 徐志军,郑俊杰,张 军,马 强. 聚类分析和因子分析在黄土湿陷性评价中的应用[J]. , 2010, 31(S2): 407 -411 .
[10] 史旦达,周 健,贾敏才,杨永香. 考虑蠕变性状的港区软土地基参数反演和长期沉降预测[J]. , 2009, 30(3): 746 -750 .