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第1章 绪论1

1.1 岩石动力特性研究的意义1

1.2 国内外研究现状1

1.2.1 岩石力学性能的研究1

1.2.2 SHPB装置试验技术的研究5

1.2.3 岩石损伤本构模型研究10

1.2.4 地下工程围岩的动态疲劳损伤累积效应研究13

1.3 本书的主要内容17

第2章 分离式SHPB试验技术19

2.1 引言19

2.2 岩石类型的选取与试件制备19

2.3 传统SHPB系统的围压装置改造21

2.4 SHPB系统的稳定性23

2.5 SHPB试验技术研究25

2.5.1 试验数据的处理方法25

2.5.2 入射波整形技术的试验研究25

2.5.3 应力均匀性分析29

2.5.4 恒应变率加载及平均应变率确定31

2.6 小结32

第3章 岩石力学性能的试验研究34

3.1 引言34

3.2 准静态单轴压缩试验34

3.3 准静态劈裂抗拉强度试验38

3.4 岩石试件的动态压缩试验40

3.4.1 动态压缩试验设计40

3.4.2 单轴状态下岩石试件的动态压缩试验43

3.4.3 围压条件下岩石试件的动态压缩试验52

3.5 动态劈裂抗拉试验59

3.5.1 动态劈裂拉伸试验设计60

3.5.2 动态劈裂拉伸试验的有效性63

3.5.3 动态劈裂拉伸应力-径向应变曲线及变形特征分析64

3.6 小结67

第4章 基于统计分布的岩石动态损伤本构模型69

4.1 引言69

4.2 损伤理论及基于宏观唯象损伤统计理论69

4.2.1 几何损伤理论的基本概念70

4.2.2 基于宏观唯象的损伤统计本构构建方法71

4.3 基于Weibull分布的岩石动态损伤本构模型72

4.3.1 基本假设72

4.3.2 统计损伤演化方程的推导73

4.3.3 岩石动态损伤统计本构模型74

4.4 动态本构模型参数的确定76

4.5 岩石动态损伤本构模型的修正方法79

4.5.1 参数对本构模型的影响79

4.5.2 岩石动态损伤本构模型的修正80

4.6 岩石损伤本构模型的验证84

4.7 小结87

第5章 围压条件下岩石在冲击荷载循环作用下的力学性能89

5.1 引言89

5.2 冲击荷载循环作用下砂岩动态力学性能的围压效应研究89

5.2.1 砂岩在冲击荷载循环作用下的应力-应变曲线93

5.2.2 围压条件下砂岩在冲击荷载循环作用下的破坏形态分析95

5.2.3 围压对试件比能量吸收的影响96

5.2.4 能量吸收率随应变率的变化97

5.3 冲击荷载循环作用下斜长角闪岩动态力学性能的围压效应研究99

5.3.1 斜长角闪岩在冲击荷载循环作用下的应力-应变曲线103

5.3.2 冲击荷载循环作用下的破坏形态分析104

5.3.3 围压对试件比能量吸收的影响105

5.3.4 能量吸收率随应变率的变化106

5.4 冲击荷载循环作用下绢云母石英片岩动力性能的围压效应研究108

5.4.1 冲击荷载循环作用下的应力-应变曲线111

5.4.2 冲击荷载循环作用下的破坏形态分析112

5.4.3 围压对试件比能量吸收的影响113

5.4.4 能量吸收率随应变率的变化114

5.5 围压条件下岩石的动态疲劳损伤累积效应研究116

5.5.1 声波在围岩中的波动方程和衰减特性116

5.5.2 岩石损伤度的判定标准119

5.5.3 岩石在冲击荷载循环作用下的疲劳损伤断裂机理119

5.5.4 围压条件下砂岩的动态疲劳损伤累积122

5.5.5 围压条件下斜长角闪岩的动态疲劳损伤累积125

5.5.6 围压条件下绢云母石英片岩的动态疲劳损伤累积127

5.6 三种岩石在冲击荷载循环作用下的力学性能比较129

5.6.1 围压对试件比能量吸收影响的比较129

5.6.2 三种岩石动态疲劳损伤累积特性比较129

5.7 地下洞室在地冲击荷载循环作用下的稳定性分析130

5.7.1 基于突变理论的地下洞室顶板的临界安全厚度130

5.7.2 地冲击荷载循环作用对地下洞室稳定性影响的算例分析131

5.8 小结133

第6章 岩石破碎块度的能量分析和分形特征135

6.1 引言135

6.2 岩石破碎的块度分析135

6.3 岩石试件破碎的能量分析138

6.4 岩石的破碎块度、断裂能量和围压的关系139

6.4.1 岩石破碎能耗因子的确定139

6.4.2 岩石破碎断裂能与围压的关系143

6.5 分形的基本概念154

6.6 岩石破碎块度的分形特征157

6.7 岩石破碎块度的分形维数与破碎断裂能量的关系165

6.8 小结169

第7章 围压条件下岩石试件动力试验的数值模拟170

7.1 引言170

7.2 数值模拟方法的选择170

7.2.1 有限元求解序列及算法选择170

7.2.2 动态接触算法173

7.2.3 材料模型173

7.3 数值模拟结果及分析178

7.3.1 波形整形器对入射波整形效果的数值模拟178

7.3.2 应力波在弹性压杆中传播的弥散效应分析179

7.3.3 岩石试件应力-应变曲线的重构181

7.4 小结183

第8章 地下工程围岩中爆炸冲击波传播规律的地应力效应分析184

8.1 引言184

8.2 围岩中地冲击波传播规律185

8.3 地应力对地冲击波传播规律影响的试验分析187

8.4 小结190

第9章 结论及展望191

9.1 结论191

9.2 展望194

参考文献196