組合靜載條件下SHPB試件長徑比優選研究*

潘 博，汪旭光，郭連軍，徐振洋，閆大洋

(1.北京科技大學 土木與資源工程學院，北京 100083；2.遼寧科技大學 礦業工程學院，鞍山 114051；3.沈陽工業大學 建筑與土木工程學院，沈陽 110870；4.鞍鋼礦業爆破有限公司，鞍山 114046)

采空區是常見的礦山事故隱患之一，其失穩引發的后果嚴重影響生產循環效率，甚至危及人員設備安全，有別于地下采空區，露天礦山既有采空區圍巖體受到的地應力作用較小，處理方式多以爆破崩落為主，因此掌握這類采空區圍巖體的動力學性質，對爆破方案的優化有著重要的意義。SHPB作為常用的研究動力學性質試驗裝置，在巖石類材料領域的得到了廣泛的應用，如沖擊荷載作用下巖石的動態破壞過程及損傷演化規律[1,2]，循環沖擊荷載作用下力學性質[3-5]，以及溫度對巖石力學性質的影響等[6]。隨著技術的發展，眾學者又開展了壓力伺服以及三軸動態壓縮試驗[7,8]。通常試驗結果與試件的長徑比有關，ISRM(International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering)給出了長徑比建議范圍，不同巖種的長徑比對結果影響如何，眾學者進行了研究：花崗巖的彈性變形模量與試件長徑比呈正相關[9]，而試件最終破壞模式同樣與長徑比相關[10]；煤的峰值應變隨著試件長徑比的增加呈指數衰減[11]；石灰巖的峰值應力應隨著試件長徑比增加而減小，而動態模量則先增后減[12]。如何確定試件的最佳長徑比，也是研究熱點：對于大直徑SHPB試驗，研究發現當長徑比為0.4～1.0時試驗結果能夠較為真實的反應出材料性質[13]，劉殿書等研究結果顯示[14]，長徑比為0.67時為最優，并給出了長徑比取值范圍為0.6～1.0；……