泥岩动态冲击力学响应及裂纹演化试验研究

作者：耿昊; 杨江坤; 宋彦琦^*; 马宏发; 郑俊杰; 杨俊涛

来源：金属矿山, 2023, (10): 45-52.

DOI：10.19614/j.cnki.jsks.202310007

• 动态冲击
• 泥岩
• 高速摄像
• 数字图像处理
• 裂纹扩展

为探究冲击载荷作用下泥岩的动态力学响应及裂纹扩展规律,利用室内霍普金森冲击试验系统结合高速摄像采集手段,对泥岩展开了7种不同冲击速度的动态压缩实验。讨论了不同冲击速度下泥岩的应力应变曲线、破坏特征等力学行为;利用高速摄像捕捉整个破坏过程,从细观角度分析其裂纹扩展过程,同时利用数字图像处理分析岩石在冲击过程中位移场及能量演化特征。研究结果表明:随着冲击速度的增加,冲击应变率和动态抗压屈服强度呈线性增加趋势变化,泥岩的峰后塑性增强;在冲击载荷作用下破坏形态呈渐进式发展,大致可分为“劈裂型”、“粉脆型”和“粉碎型”;根据高速摄像采集图像可以发现,动态冲击作用下泥岩的裂纹扩展可分为无损段、起裂段、扩展段和破裂段,且冲击速度越大,裂纹在扩展段的发展越错综复杂,岩石劣化区更加破碎;冲击过程中,随着裂纹的演化,位移场从连续向不连续发展,且最大位移量表现出率相关性。动载冲击下泥岩的能量演化特征具有明显的率相关性,能量随着冲击速度的增加而增加。泥岩在应力峰前阶段以弹性能存储为主,峰后阶段耗散能急剧增加,弹性能释放,造成泥岩破碎失稳。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 土木工程学院