岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (8): 2099-2108.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0076

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

围压下岩石填充裂隙对应力波衰减规律的试验研究

刘鑫,许宏发,范鹏贤,耿汉生,莫家权,王德荣   

  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
  • 收稿日期:2021-01-12 修回日期:2021-03-27 出版日期:2021-08-11 发布日期:2021-08-16
  • 通讯作者: 范鹏贤,男,1983年生,博士,副教授,主要从事岩石力学与地下工程方面的研究。E-mail: fan-px@139.com E-mail:844535152@qq.com
  • 作者简介:刘鑫,男,1991年生,博士研究生,主要从事地下洞室抗爆结构方面的研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51979280, No. 11772355);江苏省自然科学基金项目(No. BK20190572)

Experimental study on the stress wave attenuation effect of filled cracks in rocks under confining pressure

LIU Xin, XU Hong-fa, FAN Peng-xian, GENG Han-sheng, MO Jia-quan, WANG De-rong   

  1. State Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation of Explosion and Impact, Army Engineering University of PLA, Nanjing, Jiangsu 210007, China
  • Received:2021-01-12 Revised:2021-03-27 Online:2021-08-11 Published:2021-08-16
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51979280, 11772355) and the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20190572).

摘要: 为了研究填充裂隙作为地下防护结构抗爆、消波手段的有效性,利用含围压室的SHPB装置,分别对完整岩石试件及填充裂隙的岩石试件开展了36次一维冲击试验,得到了不同工况下试件的透射率、应力波波速和峰值应力,分析了围压水平、填充材料及填充厚度对应力波衰减的影响。结果表明,随着填充裂隙厚度的增加,试件透射率、应力波波速以及应力波峰值应力衰减极其明显,填充裂隙厚度越大,应力波在传过程中透射能量越小;随着围压的增大,填充裂隙消波效果受孔隙闭合的影响而有所降低,但仍然可起到一定的消波作用。故工程防护中适当选用抗压强度较高的颗粒作为裂隙填充层、相应增加填充厚度可有效提高消波效果。

关键词: 填充裂隙, 围压, SHPB, 应力波, 衰减

Abstract: To study the effectiveness of filled cracks as a means of anti-blasting and wave-elimination for underground protective structures, 36 one-dimensional impact tests were carried out on the intact rock specimens and rock specimens with filled cracks using the SHPB apparatus. The transmittance, stress wave velocity and peak stress value of the specimen under different working conditions were obtained. The impacts of confining pressure level, filling thickness and filling material types on stress wave attenuation were analyzed. The results show that, with the increase of the thickness of the filled cracks, the transmittance of the specimen, stress wave velocity, and stress wave peak stress attenuate clearly. The greater the thickness of the filled crack, the smaller the transmission energy of the stress wave during the propagation process. With the increase of confining pressure, the wave- eliminating effect of filled cracks is reduced due to the closure of pores, but still demonstrate stress wave attenuation effect to some extent. Therefore, using particles with higher compressive strength as crack-filling material and increasing filling thickness can effectively improve the wave-eliminating effect in engineering protection.

Key words: filled cracks, confining pressure, SHPB, stress wave, attenuation

中图分类号: 

  • TU 451
[1] 王斌, 韩幽铭, 周欣, 陈成, 张先伟, 桂蕾, . 太湖湖相黏土层剪切模量衰减特性的 原位测试研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 2031-2040.
[2] 舒荣军, 孔令伟, 师文卓, 刘炳恒, 黎澄生, . 湛江结构性黏土自钻旁压试验的加载速率效应[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1557-1567.
[3] 平琦, 苏海鹏, 马冬冬, 张号, 张传亮, . 不同高温作用后石灰岩物理与动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 932-942.
[4] 刘海峰, 郑坤, 朱长歧, 孟庆山, 吴文娟. 基于应力−应变曲线的礁灰岩脆性特征评价[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 673-680.
[5] 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.
[6] 张雨霏, 李建春, 闫亚涛, 李海波, . 基于SHPB试验的粗糙节理面动态损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 491-500.
[7] 李伟一, 钱建固, 尹振宇, 周闯, . 间断级配砂土渗流侵蚀现象的计算 流体力学-离散元耦合模拟[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 3191-3201.
[8] 王立安, 赵建昌, 余云燕, . 瑞利波在非均匀饱和地基中的传播特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1983-1990.
[9] 侯志强, 王宇, 刘冬桥, 李长洪, 刘昊. 三轴疲劳-卸围压条件下大理岩力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1510-1520.
[10] 柳鸿博, 周凤玺, 岳国栋, 郝磊超. 非饱和土中热弹性波的传播特性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1613-1624.
[11] 田抒平, 高盟, 王滢, 陈青生. Duxseal隔振性能数值分析与现场试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1770-1780.
[12] 李宗泽, 姜德义, 范金洋, 陈 结, 刘 伟, 吴 斐, 杜 超, 康燕飞. 盐岩三轴间隔疲劳特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1305-1312.
[13] 魏纲, 张鑫海, 林心蓓, 华鑫欣, . 基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 635-644.
[14] 付宏渊, 蒋煌斌, 邱祥, 姬云鹏, . 低应力与覆水环境下单裂隙粉砂质泥岩渗流特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(12): 3840-3850.
[15] 蔡袁强, 周岳富, 王鹏, 史吏, 王军, . 考虑淤堵效应的疏浚淤泥真空固结沉降计算[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3705-3713.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 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 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 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 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .