不同加载率作用下双材料巴西圆盘动态抗拉强度试验研究

作者：邱豪; 朱哲明^*; 张人凡; 王蒙; 王飞; 罗才松; 王兴渝

来源：岩石力学与工程学报, 2020, 39(06): 1175-1188.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2019.1189

• 岩石力学
• 双材料巴西圆盘
• 巴西圆盘
• 界面粗糙度
• 抗拉强度
• 冲击加载
• 界面过渡区

水泥砂浆广泛应用于岩石工程中,如巷道锚喷支护及山体滑坡注浆加固等,由于温度变化,岩石与砂浆之间的过渡区容易形成微裂隙薄弱区,同时地下岩体结构又常常承受着动载荷的作用,如爆破、冲击及地震等,因此研究岩石与水泥砂浆界面过渡区(interface transition zone,ITZ)的强度及其破坏特征具有重要的意义。为此提出了岩石–砂浆双材料巴西圆盘构型,采用分离式霍普金森压杆系统对两种界面粗糙度(光滑和粗糙)的双材料巴西圆盘进行了冲击实验;同时,为了比较单一材料与双材料破坏性能的差异,还制备了单一花岗岩、砂岩和砂浆的巴西圆盘试样。为了克服双材料巴西圆盘的应力分布不均匀的问题,使用实验–数值法确定了其中心抗拉强度。并且,采用Python语言建立了两种试件批量嵌入cohesive单元的数值模型模拟双材料试件ITZ的失效过程。结果表明:(1)当动态加载率相同的条件下,双材料界面粗糙度对试件的应变率影响不大,但对试件抗拉强度影响较大;(2)相比于花岗岩–砂浆试件,界面粗糙度对砂岩–砂浆试件动态初始抗拉强度影响更大;(3)基于数值模型得出圆盘模型中心处存在切应力τxy,但拉应力σx远大于切应力τxy;(4)嵌入cohesive单元的数值模型破坏规律和现象与试验试件较为接近,校验了方法的有效性。

• 单位
  四川大学; 福建工程学院