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初始应力状态对侧限条件黏土动态压缩过程和力学性能的影响

Effect of Initial Stress State on Dynamic Compression Process and Mechanical Properties of Clay Under Lateral Restriction Conditions

摘要随着中国能源资源开采逐步向深部转移,采用浅部参数研究深部问题、采用静态参数研究动态问题会造成工程设计时的科学依据不足.由于黏土的初始应力状态对其动力学性质有显著影响,本文采用长时、分级、高压固结方式模拟黏土的原始应力赋存环境;采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置对侧限条件下的高压固结黏土进行峰值应变率范围为200~800 s-1的冲击压缩试验,分析了黏土应力记忆效应、应变率效应和动态压缩过程.结果表明:黏土的应力历史影响了其动态压缩过程,试样依次经历压实段、线弹性加载段、线性卸载段;在动载下,黏土压实段与线弹性加载段应力拐点的均值为3.8 MPa,与先期固结应力4.2 MPa具有相关性,且压实段应变均值约为试样破坏应变的33%.采用200和300 mm的短子弹进行冲击加载时,黏土试样未发生稳定的塑性变形;分析应力-应变率曲线发现,黏土的压实过程吸收了一部分动载能量,使其无法持续进行动态压缩行为,但进入动态压缩阶段后黏土受子弹长度影响较小;黏土试样动态加卸载段模量随应变率同步增加,但加卸载模量的比值稳定在0.45左右,表明更高的冲击速度没有造成试样进一步损伤,这与冲击后的宏观破坏现象及塑性变形分析相互印证.针对软弱、松散颗粒体材料,高压固结方式为研究其动力学性质提供了一种思路.

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作者 陈骏 [1] 张祥 [2] 赵康朴 [2] 易辉 [2] 杨仁树 [3] 学术成果认领
作者单位 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083;矿山灾害预防控制重点实验室,山东 青岛 266590 [1] 中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083 [2] 北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100083;深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083 [3]
分类号 TU43
栏目名称
DOI 10.15961/j.jsuese.202101189
发布时间 2023-05-31
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