节理千枚岩能量传递与动力学特性

采用SHPB装置研究不同节理倾角千枚岩在同一冲击速度下的能量传递规律和强度衰减特征,分析干燥与饱和状态下节理千枚岩的动力学特性.结果表明:节理倾角0°时强度最大,60°时强度最小,饱和状态下千枚岩峰值动强度降低,延性增强;千枚岩的反射能显著大于透射能,且随着节理倾角变化,两者增长变化规律相反;饱和状态下反射能和透射能达到稳定阶段出现时间滞后现象;随着节理倾角的增大,千枚岩反射能比先增后减,透射能比、耗散能比则变化相反,倾角60°时反射能比最大,透射能比、耗散能比最小;随着节理倾角的增长,千枚岩破坏耗能与峰值强度均呈U型分布.

节理千枚岩动力学特性研究

为探究千枚岩节理面对其动力学特性的影响,选取不同节理倾角及方位角的千枚岩岩样进行霍普金森杆(SHPB)试验,研究发现:对于动态单轴冲击试验,随着冲击速度的提高,各个节理倾角的千枚岩应力-应变曲线线形趋于一致,延性不断增强,动态抗压峰值强度整体得到提高;随着节理面倾角的增加,千枚岩动态单轴抗压强度先减小后增加,呈“U”型分布规律,β=45°或60°时动态单轴抗压强度最小;随着节理倾角的增加,千枚岩的动弹性模量以V=18.880 m/s为界,出现较大的离散;对于动态单轴压缩试验,随着冲击速度的增大千枚岩各向异性度(AD)呈现线性增大的变化规律;对于动态巴西劈裂试验,α=15°、30°、45°时,岩石应力快速增长,达到峰值强度后,岩样发生脆性破坏,当α为其他方位角角度的情况下,岩石应力增长较为平缓,岩样发生塑性破坏,且脆性破坏的峰值强度显著大于塑性破坏的峰值强度;千枚岩动态抗拉峰值强度先增长后减小,其中α=30°时动态抗拉峰值强度最大;千枚岩拉伸动弹性模量随着冲击速度提高总体提高;方位角不同,岩样的破坏模式也有所不同,随着α的增大,岩样破坏模式逐渐由沿节理面张拉破坏为主的模式转化为以垂直于节理面的张拉破坏为主的模式。