›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (9): 2433-2441.

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

不同应变率下砂岩动态强度准则的试验研究

宫凤强1，陆道辉1，李夕兵1，饶秋华2   

  1. 1. 中南大学 资源与安全工程学院，长沙 410083；2. 中南大学 土木工程学院，长沙 410075
  • 收稿日期:2013-05-22 出版日期:2013-09-11 发布日期:2013-09-13
  • 作者简介:宫凤强，男，1979年生，在站博士后，讲师，主要从事岩石动力学与工程方面的教学与研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 41102170)；湖南省自然科学基金资助项目(No. 12JJ4048)；国家重点基础研究发展计划(973)项目 (No. 2010CB732004)；中国博士后科学基金资助项目(No. 2012T50658，No. 2011M500973)。

Experimental research of sandstone dynamic strength criterion under different strain rates

GONG Feng-qiang1，LU Dao-hui1，LI Xi-bing1，RAO Qiu-hua2   

  1. 1. School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China; 2. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China
  • Received:2013-05-22 Online:2013-09-11 Published:2013-09-13

PDF (Chinese)

2601

摘要： 分别利用RMT－150C和多功能分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统对砂岩进行了不同应变率下的单轴压缩、三轴压缩和拉伸试验。结果表明，在围压为0或围压一定的情况下，应变率低于102 s-1时，抗压强度的增加与应变率的量级呈正比；在应变率高于102 s-1时，岩石的抗压强度增加趋势与应变率的1/3次方呈正比。拉伸强度也存在类似规律。针对101～102 s-1应变率范围内缺少岩石动态强度准则这一现状，根据上述试验规律，结合Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则和Griffith准则的原理，给出了不同应变率范围内动态Mohr-Coulomb准则和动态Hoek-Brown准则的具体表达形式。研究结果表明，在低应变率情况下，动态Mohr-Coulomb准则和动态Hoek-Brown准则均适用，但Griffith准则判别结果误差很大。在高应变率情况下，动态Mohr-Coulomb准则比较适用，Griffith准则仅适用于评估高应变率单轴抗压强度和抗拉强度之间的关系。

关键词: 应变率, 岩石, 动态强度准则, 动态三轴压缩试验, 分离式霍布金森压杆

Abstract: A series of dynamic uniaxial compression, dynamic triaxial compression and dynamic tensile tests with different strain rates are conducted on homogeneous sandstone samples by using the RMT－150C testing machine and the multifunction split Hopkinson pressure bar (SHPB) device. The results show that, when the confining pressure remains constant, the compressive strength of sandstone increases with the magnitude of strain rate when the strain rate is less than 102 s-1, the increment trend of the compressive strength is proportional to 1/3 power of the strain rate when the strain rate is larger than 102 s-1. The similar rule above also applies to the tensile strength. Currently, no rock dynamic strength criterion is available for the strain rate in the range of 101- 102 s-1. Based on the analysis of data from dynamic uniaxial tests, dynamic triaxial tests and dynamic tensile tests under low-high strain rates and the principle of Mohr-Coulomb criterion, Hoek-Brown criterion and Griffith criterion, the dynamic Mohr-Coulomb criterion and the dynamic Hoek-Brown criterion under different strain rate ranges are formulated. The experimental results show that the dynamic Mohr-Coulomb criterion and the dynamic Hoek-Brown criterion can be applied to estimate the dynamic strength in the low strain rate range. In the high strain rate range, the dynamic strength can be estimated by using the dynamic Mohr-Coulomb criterion; but the dynamic Hoek-Brown criterion is not applicable. The Griffith criterion can be used to estimate the dynamic uniaxial compressive strength and dynamic tensile strength in high strain rate range only.

Key words: strain rate, rock, dynamic strength criterion, dynamic triaxial compression test, split Hopkinson pressure bar

中图分类号: 

  • O 319.56
[1] 张艳博, 孙林, 姚旭龙, 梁鹏, 田宝柱, 刘祥鑫, . 花岗岩破裂过程声发射关键信号时 频特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 157-165.
[2] 宋勇军, 杨慧敏, 张磊涛, 任建喜. 冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 152-160.
[3] 刘希灵, 刘周, 李夕兵, 韩梦思. 单轴压缩与劈裂荷载下灰岩声发射b值特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 267-274.
[4] 许婧璟, 唐旭海, 刘泉声, 冯禹菲. 基于能量跟踪法研究岩石破碎 对滚石运动轨迹的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 541-548.
[5] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[6] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[7] 陈炳瑞, 吴昊, 池秀文, 刘辉, 伍梦蝶, 晏俊伟, . 基于STA/LTA岩石破裂微震信号实时识 别算法及工程应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3689-3696.
[8] 大久保诚介, 汤 杨, 许江, 彭守建, 陈灿灿, 严召松, . 3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3263-3273.
[9] 宋义敏, 邓琳琳, 吕祥锋, 许海亮, 赵泽鑫, . 岩石摩擦滑动变形演化及声发射特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2899-2906.
[10] 张艳博, 梁鹏, 孙林, 田宝柱, 姚旭龙, 刘祥鑫, . 单轴压缩下饱水花岗岩破裂过程声发射 频谱特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2497-2506.
[11] 马秋峰, 秦跃平, 周天白, 杨小彬. 多孔隙岩石加卸载力学特性及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2673-2685.
[12] 周辉, 陈珺, 张传庆, 朱勇, 卢景景, 姜玥, . 低强高脆岩爆模型材料配比试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2039-2049.
[13] 田军, 卢高明, 冯夏庭, 李元辉, 张希巍. 主要造岩矿物微波敏感性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2066-2074.
[14] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[15] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[2] 梁桂兰，徐卫亚，谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[3] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[4] 于琳琳，徐学燕，邱明国，闫自利，李鹏飞. 冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J]. , 2010, 31(8): 2448 -2452 .
[5] 王 伟，刘必灯，周正华，王玉石，赵纪生. 刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法[J]. , 2010, 31(12): 3928 -3933 .
[6] 王海波，徐 明，宋二祥. 基于硬化土模型的小应变本构模型研究[J]. , 2011, 32(1): 39 -43 .
[7] 曹光栩，宋二祥，徐 明. 山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法[J]. , 2011, 32(S1): 1 -5 .
[8] 刘华丽 ，朱大勇 ，钱七虎 ，李宏伟. 边坡三维端部效应分析[J]. , 2011, 32(6): 1905 -1909 .
[9] 刘年平 ，王宏图 ，袁志刚 ，刘竟成. 砂土液化预测的Fisher判别模型及应用[J]. , 2012, 33(2): 554 -557 .
[10] 王卫东 ，李永辉 ，吴江斌 . 超长灌注桩桩-土界面剪切模型及其有限元模拟[J]. , 2012, 33(12): 3818 -3824 .
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