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中文摘要：
深部资源开采和大型地下硐室与结构的抗爆设计等领域都必须有岩石类材料在10-100/s应变率段的动力特性。本项目将以研究10-100/s应变率下的岩石动态应力应变关系测定的试验方法，及其在该应变率段的岩石动态本构关系，特别是在此范围内的岩石动态累积损伤为主线，探讨增大霍布金逊压杆杆件直径来获得该应变速率段岩石动态特性的可行性，并解决由此带来的加载方法、试样应力均匀化、应变速率控制与杆件直径增加所产生的尺寸效应等一系列问题。在此基础上，就几种典型的脆性岩石，开展该应变率段岩石动态本构关系，特别是岩石的动态累积损伤行为的研究，为深部岩体工程岩爆诱发致因及其结构支护抗爆设计提供实验依据，进而解决这一应变率段岩石动力本构关系特征参数测试空白这一关键难题。
结论摘要：
分析论证了半正弦应力波为岩石类材料的SHPB冲击试验中合理的加载波形，设计了能实现半正弦应力波加载的异形冲头。分析并总结了一维假设及三维情形下冲击试验中试样的应力平衡与均匀性条件，试验验证了半正弦应力波加载能实现试样近似恒应变率加载。开发了SHPB冲击试验的信号与数据处理软件，改进和研制了杆径分别为20mm，36mm，50mm和75mm等四种SHPB试验装置系列。利用四种杆径的SHPB装置，分别对不同岩石试件进行了加载速率由高到低的冲击试验，验证了大杆径SHPB条件是实现中等应变率段岩石动态特性测试的有效途径。基于Steverding-Lehnigk 脆性动态断裂准则，引进损伤参量，推导了岩石疲劳损伤的迭代表达式，通过考虑岩石破坏后粉碎阶段的损伤分形特性，得到了加载能量、岩石损伤以及块度分布之间的关系，并通过试验验证了中应变率段岩石的动态疲劳损伤累积规律。试验研究了中应变率段岩石单次冲击加载下破碎耗能与块度分布特征。运用分形理论和重整化群方法，构造了岩石分形破碎的预测模型。结合机械模型与损伤模型的优点，建立了动静组合加载下岩石在中应变率段的动态本构模型。
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