Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu các tính chất gãy của mô hình hầm đơn khiếm khuyết dưới tác động từ thấp đến trung bình
Tóm tắt
Các gãy động xảy ra thường xuyên trong các quá trình địa vật lý và ứng dụng kỹ thuật. Do đó, việc nghiên cứu các hành vi nứt và hỏng hóc, chẳng hạn như thời gian khởi phát nứt, tốc độ phát triển nứt và thời gian ngừng nứt dưới tải trọng động là rất cần thiết. Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm va chạm đã được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu hầm đơn khiếm khuyết dưới tác động búa rơi. Bốn loại vật liệu giòn, tức là sa thạch xanh, sa thạch đỏ, sa thạch đen và polymethyl methacrylate, đã được chọn để làm các mẫu hầm đơn khiếm khuyết. Các cảm biến biến dạng và cảm biến mở rộng nứt đã được sử dụng để đo các thông số mở rộng nứt. Các tính chất về tốc độ phát triển nứt, thời gian khởi phát nứt và thời gian ngừng nứt của bốn vật liệu giòn này đã được thảo luận và phân tích. Mô phỏng số tương ứng đã được thực hiện bằng cách sử dụng phần mềm thương mại AUTODYN. Kết quả số về tốc độ phát triển nứt và thời gian khởi phát nứt đã nhất quán với kết quả thử nghiệm va chạm. Phần mềm thương mại ABAQUS đã được áp dụng để tính toán các yếu tố cường độ ứng suất động. Kết quả cho thấy cả độ cứng gãy khởi phát động và tốc độ phát triển nứt đều tăng với các mô đun đàn hồi của bốn loại vật liệu giòn này dưới cùng một điều kiện tải trọng, trong khi thời gian khởi phát nứt giảm với việc tăng các mô đun đàn hồi của các vật liệu giòn dưới cùng một điều kiện tải trọng.
Từ khóa
#gãy động #tốc độ phát triển nứt #thời gian khởi phát nứt #mô phỏng số #vật liệu giònTài liệu tham khảo
Chen S, Wu J, Zhang Z. Blasting vibration safety criteria for shotcrete in underground engineering. J Test Eval. 2016;44:574–81.
Zhou H, Zhang C, Li Z, Hu D, Hou J. Analysis of mechanical behavior of soft rocks and stability control in deep tunnels. J Rock Mech Geotech. 2014;6(3):219–26.
Wang L, Hu S, Yang L, Sun Z, Zhu J, Lai H, Ding Y. Development of experimental methods for impact testing by combining Hopkinson pressure bar with other techniques. Acta Mech Solida Sin. 2014;27(4):331–44.
Xie Q, Zhu Z, Kang G. A dynamic micromechanical constitutive model for frozen soil under impact loading. Acta Mech Solida Sin. 2016;29(1):13–21.
Li D, Cheng T, Zhou T, Li X. Experimental study of the dynamic strength and fracturing characteristics of marble specimens with a single hole under impact loading. Chin J Rock Mech Eng. 2015;34(2):249–60.
Li D, Han Z, Sun X, Zhou T, Li X. Dynamic mechanical properties and fracturing behavior of marble specimens containing single and double flaws in SHPB tests. Rock Mech Rock Eng. 2019;52(6):1623–43.
Wang QZ, Yang JR, Zhang CG, Zhou Y, Li L, Zhu ZM, Wu LZ. Sequential determination of dynamic initiation and propagation toughness of rock using an experimental–numerical–analytical method. Eng Fract Mech. 2015;141:78–94.
Qiu J, Li D, Li X. Dynamic failure of a phyllite with a low degree of metamorphism under impact Brazilian test. Int J Rock Mech Min Sci. 2017;94:10–7.
Zhang QB, Zhao J. Determination of mechanical properties and full-field strain measurements of rock material under dynamic loads. Int J Rock Mech Min Sci. 2013;60:423–39.
Zhang QB, Zhao J. Effect of loading rate on fracture toughness and failure micromechanisms in marble. Eng Fract Mech. 2013;102:288–309.
Xia K, Yao W. Dynamic rock tests using split Hopkinson (Kolsky) bar system—a review. J Rock Mech Geotech. 2015;7(1):27–59.
Li XB, Lok TS, Zhao J, Zhao PJ. Oscillation elimination in the Hopkinson bar apparatus and resultant complete dynamic stress–strain curves for rocks. Int J Rock Mech Min Sci. 2000;37(7):1055–60.
Qiu J, Li D, Li X, Zhou Z. Dynamic fracturing behavior of layered rock with different inclination angles in SHPB tests. Shock Vib. 2017;2017:1–12.
Wang X, Zhu Z, Wang M, Ying P, Zhou L, Dong Y. Study of rock dynamic fracture toughness by using VB-SCSC specimens under medium–low speed impacts. Eng Fract Mech. 2017;181:52–64.
Zhou L, Zhu Z, Wang M, Ying P, Dong Y. Dynamic propagation behavior of cracks emanating from tunnel edges under impact loads. Soil Dyn Earthq Eng. 2018;105:119–26.
Ying P, Zhu Z, Zhou L, Wang M, Dong Y, Qiu H. The effect of loading rates on crack dynamic behavior under medium-low speed impacts. Acta Mech Solida Sin. 2019;32(1):93–104.
Wang Z, Ma L, Wu L, Yu H. Numerical simulation of crack growth in brittle matrix of particle reinforced composites using the xfem technique. Acta Mech Solida Sin. 2012;25(1):9–21.
Zhou X, Qian Q, Song H. The effects of three-dimensional penny-shaped cracks on zonal disintegration of the surrounding rock masses around a deep circular tunnel. Acta Mech Solida Sin. 2015;28(6):722–34.
Ma GW, An XM. Numerical simulation of blasting-induced rock fractures. Int J Rock Mech Min Sci. 2008;45(6):966–75.
Zhu WC, Bai Y, Li XB, Niu LL. Numerical simulation on rock failure under combined static and dynamic loading during SHPB tests. Int J Impact Eng. 2012;49:142–57.
Zhu WC, Li ZH, Zhu L, Tang CA. Numerical simulation on rockburst of underground opening triggered by dynamic disturbance. Tunn Undergr Space Technol. 2010;25(5):587–99.
Xu J, Li Z. Damage evolution and crack propagation in rocks with dual elliptic flaws in compression. Acta Mech Solida Sin. 2017;30(6):573–82.
Reddish DJ, Stace LR, Vanichkobchinda P, Whittles DN. Numerical simulation of the dynamic impact breakage testing of rock. Int J Rock Mech Min Sci. 2005;42(2):167–76.
Li M, Zhu Z, Liu R, Liu B, Zhou L, Dong Y. Study of the effect of empty holes on propagating cracks under blasting loads. Int J Rock Mech Min Sci. 2018;103:186–94.
Zhu Z, Wang C, Kang J, Li Y, Wang M. Study on the mechanism of zonal disintegration around an excavation. Int J Rock Mech Min Sci. 2014;67:88–95.
Wang M, Zhu Z, Dong Y, Zhou L. Study of mixed-mode I/II fractures using single cleavage semicircle compression specimens under impacting loads. Eng Fract Mech. 2017;177:33–44.
Dehghan Banadaki MM, Mohanty B. Numerical simulation of stress wave induced fractures in rock. Int J Impact Eng. 2012;40–41:16–25.
Wong LNY, Li HQ. Numerical study on coalescence of two pre-existing coplanar flaws in rock. Int J Solids Struct. 2013;50(22–23):3685–706.
Hongxiang J, Changlong D, Songyong L, Kuidong G. Numerical simulation of rock fragmentation under the impact load of water jet. Shock Vib. 2014;2014:1–11.
Li H, Wong LNY. Influence of flaw inclination angle and loading condition on crack initiation and propagation. Int J Solids Struct. 2012;49:2482–99.
Ma GW, Hao H, Zhou YX. Modeling of wave propagation induced by underground explosion. Comput Geotech. 1998;22(3–4):283–303.
Bagher Shemirani A, Naghdabadi R, Ashrafi MJ. Experimental and numerical study on choosing proper pulse shapers for testing concrete specimens by split Hopkinson pressure bar apparatus. Constr Build Mater. 2016;125:326–36.
Yao W, Xu Y, Yu C, Xia K. A dynamic punch-through shear method for determining dynamic mode II fracture toughness of rocks. Eng Fract Mech. 2017;176:161–77.
Yao W, Liu H, Xu Y, Xia K, Zhu J. Thermal degradation of dynamic compressive strength for two mortars. Constr Build Mater. 2017;136:139–52.
Yue Z, Song Y, Yang R, Yu Q. Comparison of caustics and the strain gage method for measuring mode I stress intensity factor of PMMA material. Polym Test. 2017;59:10–9.
Wang Y, Yang R, Zhao G. Influence of empty hole on crack running in PMMA plate under dynamic loading. Polym Test. 2017;58:70–85.
Zhang QB, Zhao J. A review of dynamic experimental techniques and mechanical behaviour of rock materials. Rock Mech Rock Eng. 2013;47(4):1411–78.
Zhu Z. Numerical prediction of crater blasting and bench blasting. Int J Rock Mech Min Sci. 2009;46(6):1088–96.
Zhu Z, Mohanty B, Xie H. Numerical investigation of blasting-induced crack initiation and propagation in rocks. Int J Rock Mech Min Sci. 2007;44(3):412–24.
Zhu Z, Xie H, Mohanty B. Numerical investigation of blasting-induced damage in cylindrical rocks. Int J Rock Mech Min Sci. 2008;45(2):111–21.
Zhu Z, Li Y, Xie J, Liu B. The effect of principal stress orientation on tunnel stability. Tunn Undergr Space Technol. 2015;49:279–86.
Zhou L, Zhu Z, Liu B. Influence of radial cracks on stability of surrounding rocks at different locations around tunnel. Chin J Geotech Eng. 2016;38(7):1230–7.
Zhou L, Zhu Z, Liu B. Influence of cracks on surrounding rock damage–failure mode of straight wall arch tunnel. Rock Soil Mech. 2017;38(12):3688–97.
Jiang F, Vecchio KS. Hopkinson bar loaded fracture experimental technique: a critical review of dynamic fracture toughness tests. Appl Mech Rev. 2009;62(6):1–9.