复杂接触下大理岩球砾碰撞破碎特征

落石是山区常见的地质灾害之一。为研究块石在复杂接触条件下的运动轨迹,利用改进的分离式霍普金森杆系统开展大理岩球砾冲击试验,研究了球砾碰撞破碎特征,探究了冲击角度、接触面粗糙度等因素对试样破碎的临界速度、破碎特征以及尺寸分布的影响。此外,采用高速摄影机观察试样的破碎特征,并将试样碎片进行筛析,分析试样在不同裂纹发育阶段的碰撞破碎特征。试验结果表明:冲击角度45°≤θ≤90°,尖齿角度α=180°,速度一定时,冲击角度θ越大则试样越容易破裂发育裂纹,试样的破坏率随着冲击角度的增大而增大;冲击角度θ=90°,速度一定时,尖齿高度一定时,尖齿角度α越小,试样越容易破裂发育裂纹,试样最终的破坏率随着尖齿角度α的增加而降低;尖齿角度α一定时,尖齿高度越小,试样越容易破裂发育裂纹,试样最终的破坏率随着尖齿高度的增加而降低。因此,增加接触面尖齿角度或减小冲击角度可以有效降低落石冲击时块石的破碎程度。

服役后玻璃钢夹砂管力学性能及断口结构研究

玻璃钢夹砂管作为一种新型玻璃纤维增强复合材料,已广泛应用于输水排水工程。该材料服役过程中力学性能会发生退化,进而产生管道破裂等问题,影响管道长期使用。为探究玻璃钢夹砂管服役后力学性能的变化及破坏机理,把从退役的玻璃钢夹砂管道上切割的若干轴向和环向试样分别进行抗压、抗拉和剪切性能试验,并对试样破坏后的断口进行了SEM电镜扫描分析。研究结果表明:服役后玻璃钢夹砂管的各项力学性能均有明显降低,且由于玻璃纤维主要沿环向分布,管道环向抗压、抗拉和剪切性能均优于轴向;试样断口SEM扫描电镜分析结果表明,玻璃纤维通过对试样的约束而提高其抗压强度,通过承担拉力而提高其抗拉强度,且玻璃纤维与石英砂在环向具有更好的整体性,进而玻璃纤维对环向的增强作用明显高于轴向。因此,在复杂环境和长期服役条件下,随着玻璃钢夹砂管力学性能不断退化,由于管道轴向强度相对较低,管道更易出现环向裂缝进而导致破坏。