花崗巖的動態力學性能、本構模型與狀態方程研究1)

李 干 李 杰 宋春明李孝臣王明洋

*(陸軍工程大學國防工程學院爆炸沖擊防災減災國家重點實驗室，南京 210007)

?(南京理工大學機械工程學院，南京 210094)

花崗巖是構成地殼上部結構的標志性巖石，不僅是一種重要的工程材料，也是各類軍、民防護工程的天然屏障。隨著國際形勢日益復雜，防護工程的抗毀傷能力成為極端情況下保障軍民生命安全的重要因素。當承受爆炸、沖擊等強動載荷作用時，巖石的動態響應特性決定了防護工程的生存能力[1-2]，系統開展花崗巖的動態力學性能研究，掌握強動載荷下花崗巖的動態力學性能參數具有重要的價值。

巖石的動態力學特性研究是揭示巖石破壞機理的重要研究方法，目前主要采用分離式霍普金森壓桿（split Hopkinson pressure bar，SHPB）和輕氣炮裝置來分析巖石的動態力學性能。趙文博等[3]和郭占峰等[4]通過SHPB實驗和數值模擬軟件分別進行了不同沖擊速度下的花崗巖巴西劈裂試驗和模擬，得出了高應變率下花崗巖的動態抗拉強度及應力波形曲線，結果表明：隨著沖擊速度的增加，花崗巖動態抗拉強度逐漸增大并與應變率近似為線性相關，波形曲線幅值均隨應變率增大而增大；花崗巖的動態拉伸彈性模量逐漸增加，但峰值應變卻隨著應變率的增大而逐漸減小，表明隨著應變率的提高，花崗巖的變形能力變差，更易破壞。周喻等[5]基于煤單體和白砂巖構成層狀巖體，開展不同速率和不同沖擊方向的層狀巖體加載試驗，結果表明：在靜態載荷作用下，復合巖體的強度與加載方向無關，動態載荷下復合巖體的峰值應力隨沖擊速度增加線性增大，白砂巖–煤復合體破壞程度大于同條件下的煤–白砂巖復合體。……