岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (4): 1229-1241.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0304CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0304
刘洪涛,刘勤裕,陈子晗,韩子俊,韩州,张荣光
LIU Hong-tao, LIU Qin-yu, CHEN Zi-han, HAN Zi-jun, HAN Zhou, ZHANG Rong-guang
摘要: 采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统,对煤样进行三轴冲击压缩试验,基于力学试验结果研究了煤样的动态本构关系。研究结果表明:(1)煤样的动态抗压强度和耗散能,与围压和冲击速度(应变率)的变化成正相关,与轴压的变化成负相关,三向载荷作用下煤样破坏模式为剪切破坏,煤样破碎块度随力学性质变化一致。(2)基于统计损伤理论,通过引入动态Mohr-Coulomb强度准则表示试验过程中煤样内部微元的应力变化来描述损伤,建立了煤样的动态损伤本构关系。通过遗传算法对试验曲线进行拟合,曲线的理论拟合度高,能够反映出煤样的弹性、塑性流动、应变软化及应变回弹等力学特性,本构关系适用于描述煤样在三向载荷下的动态应力-应变关系。(3)在动态加载条件下,煤样的黏聚力和内摩擦角均值较静态加载条件下分别提升了140.2%和28.0%。Weibull分布参数m、F0分别与动态黏聚力和动态内摩擦角之间有强正相关性。表明脆硬岩体具有较高的动态弹性模量,煤样强度越高则动态黏聚力越大。(4)对比分析了统计损伤本构模型和组合元件本构模型的适用性,理论上组合元件本构模型虽也能较为准确地反映煤样在承载过程中的各种力学特性,但其拟合参数过多,模型颇为复杂。而统计损伤本构模型拟合参量少,且能够反映出在围压作用下煤样的复杂动态力学性质。
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