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中低速冲击载荷下巷道内裂纹的动态响应
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]四川大学能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室,四川成都610065, [2]四川大学建筑与环境学院,四川成都610065
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(11672194); 四川省科技计划项目(2014JY0002); 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室资助项目(PLN1505)
中文摘要:

由于爆破开挖,巷道内常含有径向裂隙,并影响巷道的稳定性,为了详细地研究含径向裂纹巷道在冲击载荷作用下的动态断裂行为,采用砂岩材料制作巷道模型试样进行中低速冲击动态断裂试验,并采用AUTODYN有限差分软件进行数值模拟分析。分析巷道对称轴线上的径向裂纹在冲击荷载作用下的扩展特性及止裂现象,并采用试验–数值–解析法计算出裂纹的起裂韧度及扩展速度等参数。研究结果表明:(1)巷道围岩在静力载荷作用和动力载荷作用下的破坏行为有较大差异,动力载荷下破坏仅是裂纹尖端处的起裂、扩展;而静力载荷下破坏除了发生在裂纹尖端处,也会在巷道拱肩、拱脚及两侧帮处发生破坏。(2)巷道对称轴线上的裂纹在冲击载荷下的扩展路径大致沿着裂纹的原方向扩展,扩展路径中存在明显的止裂现象。(3)采用试验–数值–解析法能够较好地计算出裂纹的起裂速度及扩展速度,进一步采用位移外推法能够求解出巷道内裂纹的动态应力强度因子时程曲线,利用测试的裂纹起裂时间确定起裂韧度。

英文摘要:

Tunnels contain radial cracks due to the blasting excavation,and these cracks affect the tunnel stability significantly. In order to study the dynamic fracture behavior of tunnels containing radial cracks under the impact loading,the medium and low speed impact experiment was carried out by using the sandstone tunnel models,and the finite difference code AUTODYN was used for the numerical simulation. The propagation path and the arrest of the crack under the impact loading were studied,and the crack initiation toughness and propagation speed were calculated with the experimental-numerical-analytical methods. The fracturing behaviors of surrounding rock under the static and dynamic loadings are quite different. The damage under the dynamic loading is only the crack initiation and propagation at the crack tips,whereas the damage under the static loading occurrs at the crack tip,arch shoulder,arch foot and sidewalls. The propagation path of the radial crack is along the original direction of the crack under the impact loading,and the crack arrest phenomena was observed clearly in the propagation path. The experimental-numerical-analytical method can be used to determinate the initiation and propagation speed quite well. The curves of the dynamic stress intensity factors of cracks versus the time were obtained by using the displacement extrapolation method. The dynamic initiation toughness was determined using the initiation time measured with the strain gauges.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823