ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ В ОБЛАСТИ ВЫСОКИХ ПРИРОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕХОСНОМ ПРИБОРЕ ХОПКИНСОНА (SHPB) Numerical Simulation Study of High In-situ Stress Surrounding Rock under Coupled Loading Based on FLAC3D and SHPB

Shuyang Chen, Cheng Liu, Cheng Liu, Beibei Jia, Beibei Jia, Fuxue Sun, Fuxue Sun

Аннотация


Анализируются результаты исследования поведения цилиндрических образцов кварцевого сланца в условиях трёхосных испытаний, моделирующих сочетание высоких природных напряжений на больших глубинах и внешних динамических воздействий с различной скоростью. Результаты численного моделирования с использованием программного комплекса FLAC3D и критерия разрушения Хоека– Брауна, а также лабораторных опытов с использованием трехосного прибора Хопкинса (SHPB) при высоких скоростях деформирования позволили установить, что пиковые напряжения и деформации разрушения возрастают с увеличением скорости деформирования; при динамической одноосной нагрузке скальные образцы разрушаются от действия радиальных растягивающих нормальных напряжений вдоль направления действия осевой динамической нагрузки (хрупкое разрушение); при увеличении бокового обжатия, при достаточно высоком его значении, прочность скальных образцов возрастает, а характер разрушения меняется, переходя от хрупкого к пластическому, т.е. к разрушению от сжатия и
сдвига. Интерес представляет также трансформация баланса энергий (передаваемой, рассеиваемой, поглощаемой и отражаемой) при увеличении бокового обжатия цилиндрического образца. Результаты будут полезны, как для горных инженеров, так и для проектировщиков подземных сооружений глубокого заложения.


Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering”, vol.62, No.1


Литература


Lee, D. H., Juang, C. H., Chen, J. W., Lin, H. M., & Shieh, W. H., "Stress paths and mechanical behavior of a sandstone in hollow cylinder tests." Int J Rock Mech Min Sci, 36(7), 857-870(1999)

Tao, M., Ma, A., Cao, W., Li, X., & Gong, F., "Dynamic response of pre-stressed rock with a circular cavity subject to transient loading." Int J Rock Mech Min Sci, 99, 1-8(2017)

Wang, S., Liu, Y., Du, K., Zhou, J., & Khandelwal, M., "Waveform features and failure patterns of hollow cylindrical sandstone specimens under repetitive impact and triaxial confinements." Geomech Geophys Geo, 6, 1-18(2020)

Li, X. B., Zhou, Z. L., Ye, Z. Y., Ma, C. D., Zhao, F. J., Zuo, Y. J., & Hong, L., "Study of rock mechanical characteristics under coupled static and dynamic loads." Chin J Rock Mech Eng, 27(7), 1387-1395(2008)

Li, X., Zhou, Z., Lok, T. S., Hong, L., & Yin, T., "Innovative testing technique of rock subjected to coupled static and dynamic loads." Int J Rock Mech Min Sci, 45(5), 739-748(2008)

Li, X., Gong, F., Zhao, J., Gao, K., & Yin, T., "Test study of impact failure of rock subjected to one-dimensional coupled static and dynamic loads." Chin J Rock Mech Eng, 29(2), 251-260(2010)

Liu, S., Xu, J., & Lv, X., "Influence of confining pressure and impact loading on mechanical properties of amphibolite and sericite-quartz schist." Earthq. Eng. Eng. Vib, 13, 215-222(2014)

Gong, F. Q., Si, X. F., Li, X. B., & Wang, S. Y., "Dynamic triaxial compression tests on sandstone at high strain rates and low confining pressures with split Hopkinson pressure bar." Int J Rock Mech Min Sci, 113, 211-219(2019)

Si, X., Gong, F., Li, X., Wang, S., & Luo, S., "Dynamic Mohr–Coulomb and Hoek–Brown strength criteria of sandstone at high strain rates." Int J Rock Mech Min Sci, 115, 48-59(2019)

Zhu, J., Hu, S., & Wang, L., "An analysis of stress uniformity for concrete-like specimens during SHPB tests." Int J Impact Eng, 36(1), 61-72(2009)

Nemat-Nasser, S., Isaacs, J. B., & Starrett, J. E., "Hopkinson techniques for dynamic recovery experiments." Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences, 435(1894), 371-391(1991)

Frew, D. J., Forrestal, M. J., & Chen, W., "Pulse shaping techniques for testing brittle materials with a split Hopkinson pressure bar." Exp Mech, 42, 93-106(2002)

Li, X. B., Lok, T. S., Zhao, J., & Zhao, P. J., "Oscillation elimination in the Hopkinson bar apparatus and resultant complete dynamic stress–strain curves for rocks." Int J Rock Mech Min Sci, 37(7), 1055-1060(2000)

Frantz, C. E., Follansbee, P. S., & Wright, W. J., "New experimental techniques with the split Hopkinson pressure bar." In Presented at the 8th Intern. Conf. on High Energy Rate Fabrication, 17-21(1984)

Lee, O. S., Kim, S. H., & Lee, J. W., "Thickness effect of pulse shaper on dynamic stress equilibrium in the NBR rubber specimen." Key Engineering Materials, 306, 1007-1012(2006)

Dai, F., Xia, K., & Tang, L., Rate dependence of the flexural tensile strength of Laurentian granite. Int J Rock Mech Min Scis, 47(3), 469-475(2010)

Al-Salloum, Y., Almusallam, T., Ibrahim, S. M., Abbas, H., & Alsayed, S., "Rate dependent behavior and modeling of concrete based on SHPB experiments." Cement and Concrete Composites, 55, 34-44(2015)


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.