岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 654-664.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1039
任富强1,谷金泽1,孙博2,常远1
REN Fu-qiang1, GU Jin-ze1, SUN Bo2, CHANG Yuan1
摘要: 为揭示动载作用下深埋巷道的横截面形状效应,制备了含5种不同孔洞形状(矩形(R)、圆形(C)、直墙拱形(S)、纵、横椭圆形(E∥、E⊥))的水泥砂浆类岩石材料试样,利用落锤冲击试验系统地开展了试样动力响应特征研究。从应变时程曲线、洞周裂纹扩展过程、破坏模式3方面讨论了孔洞形状的影响,并结合PFC2D对试样的动态抗压强度、细观开裂机制进行了分析。结果表明:相同的冲击荷载作用下,纵椭圆试样的极限应变最大。孔洞顶板宏观裂纹的起裂位置位于中部;矩形和直墙拱形孔洞试样底板处裂纹更易从角点位置向下扩展,而其他孔洞形状的试样则从底板中部向下扩展贯通。矩形、直墙拱形和横椭圆形孔洞试样的顶板以张剪复合破坏为主,而圆形和纵椭圆形试样顶板的张拉破坏更显著。纵椭圆、直墙拱、圆形、矩形、横椭圆试样的动态抗压强度依次降低,故纵椭圆形试样的抗冲击效果最好。冲击荷载作用初期,拉应力主要集中于孔洞顶板处,集中区域大小与孔洞上边界的横向跨度正相关;试样临近峰值应力时,拉应力由顶板向两侧扩散至整个试样。峰后纵椭圆和圆形孔洞试样的回弹模量与弹性模量基本一致,塑性变形较小,而其他孔洞试样具有较高的残余应变。
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