【摘要】：為研究砂巖動(dòng)態(tài)壓縮力學(xué)性能,采用SHPB裝置對(duì)低溫含水砂巖試樣進(jìn)行6種不同加載速率的沖擊壓縮試驗(yàn)。結(jié)果表明:-10℃時(shí)砂巖動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度和彈性模量明顯大于-15℃時(shí),動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度與應(yīng)變率均呈乘冪關(guān)系增長(zhǎng);動(dòng)態(tài)彈性模量與應(yīng)變率呈正相關(guān)性,-10℃和-15℃時(shí)均呈多項(xiàng)式關(guān)系;動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線分為4個(gè)階段,應(yīng)變軟化階段的應(yīng)變范圍隨應(yīng)變率的增加而增大;砂巖試樣破壞模式隨著應(yīng)變率的增加,由塊狀劈裂結(jié)構(gòu)、片狀層裂結(jié)構(gòu)的拉伸破壞,轉(zhuǎn)變?yōu)殄F形體結(jié)構(gòu)的剪切破壞,最終呈現(xiàn)顆粒狀粉碎破壞。
【圖文】：

?≤±0．25°。1．2含水砂巖試樣的制備試樣制作過程如圖1。試驗(yàn)前對(duì)試樣進(jìn)行篩選，先剔除視覺上差別較大的個(gè)別試樣，再采用超聲波測(cè)速儀測(cè)試各個(gè)試樣的波速，篩選出波速相近的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，以減少試樣物理力學(xué)性質(zhì)上的離散型。自然含水試樣的制備，按照《煤和巖石物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)定方法》(GB/T23561．5－2009)［17］規(guī)范要求，先將試樣放在105～110℃烘箱內(nèi)烘24h至恒重，后取出放在干燥器內(nèi)冷卻至室溫;然后將試樣放在下部?jī)?chǔ)水的干燥器內(nèi)存放1～2d，試樣不與水接觸。圖1自然含水砂巖的制作過程Fig．1Preparingprocessofsandstonespecimenswithnaturalwatercontent2低溫含水砂巖試樣SHPB試驗(yàn)2．1試驗(yàn)準(zhǔn)備取上述自然含水砂巖試樣，用密封袋或保鮮膜密封好，逐一編號(hào)，放在－10℃、－15℃低溫箱內(nèi)冷藏24h。動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)開始前半小時(shí)，將低溫環(huán)境箱內(nèi)溫度降至－10℃或－15℃，當(dāng)試樣凍結(jié)時(shí)間滿足規(guī)定的要求后，從低溫箱中拿出試樣立即放入低溫環(huán)境箱內(nèi)保溫，以減少試樣在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的溫度誤差。低溫環(huán)境箱由環(huán)境箱、液氮瓶、鼓風(fēng)機(jī)、溫度控制系統(tǒng)四部分組成。低溫環(huán)境箱是通過鼓風(fēng)機(jī)對(duì)液氮瓶中液氮的壓縮，使之由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入環(huán)境箱從而達(dá)到降溫的目的。環(huán)境箱中埋設(shè)有溫度傳感器，溫度控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境箱內(nèi)溫度，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)系統(tǒng)會(huì)立即停止降溫。低溫環(huán)境箱如圖2所示。2．2試驗(yàn)過程錙50mm變截面SHPB試驗(yàn)裝置中，撞擊桿、入射桿、透射桿均采用同種材質(zhì)的合金鋼，其密度圖2低溫環(huán)境箱Fig．2Thelow-temperatureenvironmentalbox為7．8g·cm－3，彈性模量為210GPa

動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)開始前半小時(shí)，將低溫環(huán)境箱內(nèi)溫度降至－10℃或－15℃，當(dāng)試樣凍結(jié)時(shí)間滿足規(guī)定的要求后，從低溫箱中拿出試樣立即放入低溫環(huán)境箱內(nèi)保溫，以減少試樣在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的溫度誤差。低溫環(huán)境箱由環(huán)境箱、液氮瓶、鼓風(fēng)機(jī)、溫度控制系統(tǒng)四部分組成。低溫環(huán)境箱是通過鼓風(fēng)機(jī)對(duì)液氮瓶中液氮的壓縮，使之由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入環(huán)境箱從而達(dá)到降溫的目的。環(huán)境箱中埋設(shè)有溫度傳感器，溫度控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境箱內(nèi)溫度，，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)系統(tǒng)會(huì)立即停止降溫。低溫環(huán)境箱如圖2所示。2．2試驗(yàn)過程錙50mm變截面SHPB試驗(yàn)裝置中，撞擊桿、入射桿、透射桿均采用同種材質(zhì)的合金鋼，其密度圖2低溫環(huán)境箱Fig．2Thelow-temperatureenvironmentalbox為7．8g·cm－3，彈性模量為210GPa，縱波波速為5190m·s－1。撞擊桿長(zhǎng)0．6m，入射桿長(zhǎng)2．4m且為錐形過渡變截面，由37mm增至50mm，透射桿長(zhǎng)1．2m。選用BX120-2AA型電阻應(yīng)變片采集信號(hào)，采用KD6009動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀和TektronixMDO3024動(dòng)態(tài)測(cè)試分析儀記錄數(shù)據(jù)。運(yùn)用一維應(yīng)力波理論和應(yīng)力均勻性假定［18］，可以計(jì)算出試件的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)，其計(jì)算公式分別為:σS(t)=EA2AS(εI(t)+εＲ(t)+εT(t))(1)80冰川凍土40卷

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