本文選題：相似模型試驗(yàn)　切入點(diǎn)：膠結(jié)砂　出處：《安徽理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：由于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)具有形象、直觀、真實(shí)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于水電、交通、能源和礦山工程等領(lǐng)域的地下工程,尤其是近年來更是發(fā)揮了其越來越重要的作用。地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)同常規(guī)模型試驗(yàn)主要不同的地方,從本構(gòu)關(guān)系來說,首先是考慮了彈塑性特性,其次是盡可能利用模型本身的容重去模擬原型的自重。歸根結(jié)底,它們的主要差別在于模型材料的不同,所以,地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)?zāi)芊癯晒?關(guān)鍵在于模型材料的選擇,以及模型材料的力學(xué)性質(zhì)等。查詢現(xiàn)有文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),目前眾多學(xué)者對(duì)物理模型試驗(yàn)相似材料的研究主要集中在其靜態(tài)力學(xué)特性方面,而對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的研究甚少,尤其是相似材料在三軸沖擊荷載下的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究更是少之又少。本文以物理相似模型試驗(yàn)中常用作模擬砂巖的膠結(jié)砂相似材料為研究對(duì)象,因其屬于顆粒膠結(jié)型材料,且具有低強(qiáng)度、低變形模量的特征,加之材料能快速干燥材料、成本低廉、加工方便、性能穩(wěn)定、制備靈活、無毒無害等優(yōu)點(diǎn),故被廣泛采用。選擇石英砂、石膏粉、水泥以及水等作為原料制作標(biāo)準(zhǔn)試件,并測(cè)試其基本物理力學(xué)參數(shù);按照砂:水泥:石膏:水=1:0.095:0.05:0.10的配比制作成長徑比為0.5的圓盤試件,借助于SHPB試驗(yàn)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)劈裂試驗(yàn)。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)研制膠結(jié)砂相似材料,并測(cè)定其容重、縱波波速、單軸抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等基本物理力學(xué)參數(shù)。經(jīng)由相似系數(shù)和原巖強(qiáng)度來計(jì)算物理模型試驗(yàn)所需相似材料的強(qiáng)度,從而可以確定本模型試驗(yàn)相似材料的配合比為1:0.095:0.05:0.10(砂:水泥:石膏:水)。(2)分析了分離式SHPB實(shí)驗(yàn)裝置的基本原理、桿中的應(yīng)變測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法等,并討論了試樣的設(shè)計(jì)原則,最終得出試樣以長徑比為0.5為最適宜。較為詳細(xì)的介紹了安徽理工大學(xué)沖擊實(shí)驗(yàn)室SHPB試驗(yàn)裝置系統(tǒng),同時(shí)給出詳細(xì)的操作步驟和試驗(yàn)過程注意事項(xiàng)。(3)借助分離式霍普金森壓桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)膠結(jié)砂相似材料試件進(jìn)行不同沖擊荷載(不同應(yīng)變率)條件下的常規(guī)沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)。利用簡(jiǎn)化三波法進(jìn)行分析處理,得到膠結(jié)砂相似材料的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明:膠結(jié)砂相似材料在沖擊載荷作用下屬于延性破壞類型,其變形過程可概括為初始非線性階段、屈服階段、塑性變形階段和卸載破壞階段四個(gè)階段;單軸沖擊荷載下的膠結(jié)砂動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變等與應(yīng)變率顯示很強(qiáng)的相關(guān)性。(4)利用鋼制套筒(被動(dòng)圍壓裝置)和主動(dòng)圍壓裝置作為圍壓加載裝置,借助分離式霍普金森壓桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)膠結(jié)砂相似材料進(jìn)行三軸沖擊壓縮實(shí)驗(yàn),并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果獲取圍壓狀態(tài)下膠結(jié)砂相似材料的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:具有圍壓應(yīng)力值的膠結(jié)砂相似材料,在沖擊荷載作用下其動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度相比于單軸沖擊提高1.5-3倍;圍壓狀態(tài)下膠結(jié)砂相似材料的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變?nèi)跃呙黠@的應(yīng)變率相關(guān)性特征;圍壓狀態(tài)下的破壞模式也由單軸沖擊時(shí)的壓-剪破壞轉(zhuǎn)變?yōu)槔炱茐?主動(dòng)圍壓的作用還使得膠結(jié)砂相似材料的性質(zhì)發(fā)生改變,由延性向脆-延轉(zhuǎn)化。(5)借助SHPB試驗(yàn)裝置對(duì)膠結(jié)砂試件沿徑向進(jìn)行加載測(cè)試膠結(jié)砂相似材料的動(dòng)態(tài)拉伸強(qiáng)度。試驗(yàn)設(shè)計(jì)五種不同沖擊氣壓,獲得了不同應(yīng)變率下膠結(jié)砂試件的動(dòng)態(tài)拉伸應(yīng)力和應(yīng)變率。試驗(yàn)結(jié)果分析表明:動(dòng)態(tài)荷載下的膠結(jié)砂拉伸應(yīng)力比靜態(tài)時(shí)提高幅度較大,且抗拉強(qiáng)度的增大隨著應(yīng)變率的增大而增大,即高應(yīng)變率下膠結(jié)砂試件抗拉強(qiáng)度具有應(yīng)變率效應(yīng)。綜上所得,相似物理模型試驗(yàn)中對(duì)相似材料進(jìn)行三向應(yīng)力加載,會(huì)間接增強(qiáng)材料的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,尤其是對(duì)模型材料進(jìn)行爆破時(shí),受爆破動(dòng)荷載的影響,材料的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度會(huì)成倍增長,且爆破破壞模型有別于無應(yīng)力加載的情形。研究成果可進(jìn)一步為深部巖體爆破相似模型試驗(yàn)的參數(shù)設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)參考,為更好的分析爆破模型試驗(yàn)所得規(guī)律提供理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU528.044

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李夕兵;尹土兵;周子龍;洪亮;高科;;溫壓耦合作用下的粉砂巖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年12期

2 尹土兵;李夕兵;殷志強(qiáng);周子龍;劉希靈;;高溫后砂巖靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究與比較[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年02期

3 朱澤奇;盛謙;冷先倫;朱付廣;;大崗山花崗巖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的試驗(yàn)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2010年S2期

4 尹土兵;李夕兵;周子龍;洪亮;葉洲元;;粉砂巖高溫后動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2007年06期

5 齊魯;萬弘;;PET-POY熱處理后的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性[J];合成纖維工業(yè);1992年04期

6 范飛林;許金余;李志武;蘇灝揚(yáng);任韋波;;高溫下混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)特性試驗(yàn)[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2012年03期

7 蘇永華,蘇靖,高謙;大跨度地下硐室開挖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性及支護(hù)設(shè)計(jì)研究[J];化工礦山技術(shù);1997年06期

8 吳彬;彭剛;周寒清;;雙軸受壓下混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J];水電能源科學(xué);2013年05期

9 金解放;李夕兵;鐘海兵;;三維靜載與循環(huán)沖擊組合作用下砂巖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年07期

10 劉先光;林賢坤;汪鐵豐;湯淑芳;;易碎彈復(fù)合材料動(dòng)態(tài)特性數(shù)值研究[J];廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 古福明;周繼和;高善芬;;反曲弓靜態(tài)動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的試驗(yàn)研究[A];第12屆全國運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文匯編[C];2008年

2 劉煦;朱志武;張海東;;土體動(dòng)態(tài)力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究[A];四川省力學(xué)學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

3 陳成軍;胡文軍;謝若澤;張方舉;;聚碳酸酯動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

4 李英華;蔡靈倉;張林;李英雷;;α-鋯的低壓動(dòng)態(tài)力學(xué)特性[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)(2008年版)[C];2009年

5 潘一山;;抗爆緩沖材料動(dòng)態(tài)力學(xué)特性及防沖支護(hù)研究[A];新觀點(diǎn)新學(xué)說學(xué)術(shù)沙龍文集51：巖爆機(jī)理探索[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉智光;混凝土破壞過程細(xì)觀數(shù)值模擬與動(dòng)態(tài)力學(xué)特性機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2012年

2 李東;固體推進(jìn)劑藥柱表面裂紋動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[D];南京理工大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 陳志優(yōu);金屬/聚四氟乙烯反應(yīng)材料制備和動(dòng)態(tài)力學(xué)特性[D];北京理工大學(xué);2016年

2 葛進(jìn)進(jìn);圍壓狀態(tài)下膠結(jié)砂相似材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性研究[D];安徽理工大學(xué);2017年

3 劉文震;煤在沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性試驗(yàn)研究[D];安徽理工大學(xué);2011年

4 尹土兵;高溫后粉砂巖動(dòng)態(tài)力學(xué)特性及破壞機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1631243