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为进一步系统地研究岩石类材料在不同加载应变率条件下的动态断裂及损伤机理,探究岩石材料动态断裂破坏过程中断裂参数的加载率效应,本文以甘肃北山花岗岩和北京房山花岗岩为主要研究对象,依次采用了落锤冲击加载系统(中加载应变率)、分离式霍普金森压杆加载系统(中高加载应变率)、切缝药包定向爆破加载系统(超高加载应变率),针对花岗岩材料在不同加载率条件下的动态断裂和损伤演化机理进行了试验研究。主要结论如下:(1)采用应变片电测方法针对花岗岩类脆性材料(PMMA)进行了落锤冲击载荷下的I型动态断裂实验研究,结合动态焦散线方法和数值模拟方法,计算得到了 PMMA材料在动态断裂破坏过程中的动态断裂参数变化规律(裂尖区域应变响应、裂纹扩展速度、动态应力强度因子值等),通过三种方法关于动态断裂参数计算结果的比较,验证了应变片电测方法在测量花岗岩类材料的I型动态断裂参数的可靠性和合理性,为研究岩石材料在落锤冲击加载条件下的动态断裂机理提出了新的测量分析方法。(2)将应变片电测方法引入落锤冲击载荷下北山花岗岩三点弯曲试件的I型动态断裂机理实验研究中,结合动态数字图像相关(DIC)法,研究了北山花岗岩试件在落锤冲击载荷下的I型动态断裂参数演化规律。实验发现,随着运动裂纹开裂扩展,试件表面水平位移梯度分布愈发明显,并在裂纹扩展路径上形成了一条位移带,裂纹尖端附近应变分布呈现“火焰”状。当裂纹起裂后,由于裂纹尖端积蓄的弹性能瞬间释放而导致应力集中程度骤降,裂尖应变集中程度明显降低。随着试件运动裂纹继续扩展,裂尖应变集中程度逐渐增大,并在裂纹扩展后期保持相对稳定的状态。同时,由两种方法所得裂纹尖端动态应力强度因子值可知,北山花岗岩试件裂纹尖端KId-t曲线具有先增大后降低、再增大,最终趋于稳定的特点。在落锤冲击载荷加载率为119 GPa.m1/2/s时,北山花岗岩三点弯曲试件动态起裂韧度KIcd=7.18 MPa·m1/2,对应的临界断裂能释放率为0.67 kJ/m2。(3)采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统并结合动态DIC方法,研究了北山花岗岩半圆盘类试件(NSCB、CCNSCB)的I型动态断裂韧度的加载率效应(加载率范围:162.82GPa·m1/2/s至341.68GPa.m1/2/s)。实验发现,北山花岗岩半圆盘类试件I型动态起裂韧度随实验系统加载率的提高而增大,对比两种试件I型动态起裂韧度可知,二者在加载率一致时,动态起裂韧度数值相差较小,说明通过对两种试件的半径、厚度进行统一,可以减小尺寸效应对岩石半圆盘类试件在计算I型动态起裂韧度KICd时的影响。同时,结合落锤冲击加载率实验结果可知,实验尺寸下的北山花岗岩半圆盘类试件的加载率效应临界点为200 GPa·m1/2·s-1。此外,通过动态DIC法求得的试件动态应力强度因子时程曲线具有明显的阶段性变化,即:先逐渐增大,后快速降低,最终迅速升高直至试件完全断裂。提取该曲线中各组试件动态起裂韧度数值,并与SHPB实验所得KICd值对比发现,两种方法实验结果数值和变化规律均吻合良好。(4)为模拟实际工程中岩石材料在受到预载荷作用时的动态响应,针对北山花岗岩直切槽巴西圆盘试件(CSTBD)进行了 SHPB加载率下的Ⅰ型动态冲击断裂实验,研究了北山花岗岩CSTBD试件在不同预轴压作用下的Ⅰ型动态断裂参数演化规律。实验发现,CSTBD试件平均加载力和动态起裂韧度均随着预轴压的增加而增大,且试件KC与预轴压数值σp之间具有良好的线性关系,因而得到的恒加载率下二者拟合曲线表达式为:KICd=2.46+0.117σp,R2=1(5)为模拟爆炸载荷对不同地应力下岩体动态断裂及损伤演化规律的影响,采用切缝药包装药形式、双向轴压加载装置和岩石声波探测技术,研究了花岗岩双炮孔试件受爆炸载荷作用时,双向轴压对岩石试件动态断裂及损伤机理的影响规律。实验发现,爆后双炮孔岩石试件的声波折减量均在试件爆破近区达到最大值,且折减程度随双轴压数值增大而提高,同时爆生裂纹宽度及曲折程度也随着双轴压的增大而减小,说明双炮孔切缝药包爆破载荷在试件内部产生的爆生裂纹发育情况受到双向轴压的抑制效果明显,双炮孔试件内部损伤量因此也随之降低。(6)为探究爆炸载荷作用下,岩石内部裂隙网络及损伤区的分布规律,利用计算机断层扫描技术(CT)针对花岗岩单炮孔长方体和圆柱体试件进行了爆后试件扫描,针对各层扫描图像进行了二值化和中值滤波处理,并结合分形计盒维数理论和三维重构技术,分析了花岗岩单炮孔试件在定向断裂爆破载荷作用下其内部裂隙分布规律及损伤演化规律。实验发现,花岗岩单炮孔试件爆后各层裂隙分布密度及损伤量均随着炮孔深度的增加而减小,整体呈现“沙漏”状分布,裂隙区和损伤区主要存在于切缝方向,非切缝方向的损伤量相对较低,且圆柱形试件相对于长方体试件的整体损伤程度较低。