冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征研究

摘要

为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征，选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件，利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验，研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场和能量损耗关系，同时结合DLSM模拟结果，分析动态断裂过程中的应力波传播规律以及动能演化过程。结果表明：高速相机拍摄的动态断裂过程与DLSM模拟裂纹扩展过程具有良好的拟合度；裂纹的产生情况取决于层理弱面的破坏情况，相同冲击条件下，仅层理弱面不同的试件，层理弱面强度越低，裂纹扩展的时间越短且越靠前，夹层材料硬度越小，用于裂纹扩展的能量越多；在相同入射能量条件下，硬度较大的试件作为冲击端材料时，试件的反射作用较强，反射能量较大，透射作用较弱，透射能量较小，试件的能量耗散较大；层理面对应力波传播具有明显的阻碍作用，产生的透射波在尖端积蓄能量直至切缝起裂，试件综合硬度增大后，透射波明显减弱，并且传播速度减缓。

关键词

岩石力学 / SHPB / NSCB / 夹层试件 / 动态断裂 / 能量演化