冲击荷载作用下岩石破碎分形特征

作者：纪杰杰; 李洪涛; 吴发名; 姚强^*

来源：振动与冲击, 2020, 39(13): 176-214.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2020.13.026

• 冲击荷载
• 分形维数
• 破碎形态
• 动态力学特性
• 能量吸收

为探究冲击荷载作用下岩石破碎分形特征,选取花岗岩和砂岩开展分离式霍普金森压杆(SHPB)岩石动力学试验,得到了不同应变率下岩石的应力-应变曲线、破碎特性、强度参数和能量参数;利用标准筛对破碎后的岩块进行筛分,获取了岩石破碎块度分布曲线,并基于碎块粒径分布的质量分形模型计算出分形维数D;最后分析了分形维数与加载参数、破碎特性和耗能特性之间的关系。结果表明,岩石在冲击荷载作用下的破碎块度分布符合分形规律;动态抗压强度随应变率增大而增大,两者满足乘幂函数关系;加载过程中岩石应变率越大,岩石破碎程度越深,分形维数越大;分形维数与岩石破碎耗能密度之间满足乘幂函数关系。采用分形维数可实现对岩石在冲击荷载作用下的破碎特性、力学特性和破碎耗能特性的定量研究。

• 单位
  四川大学; 水力学与山区河流开发保护国家重点实验室