岩石动力学基础与应用 李夕兵 著 专业科技 文轩网

第1章 岩石动态试验装置与试验技术 1
1.1 岩石准动态试验装置 2
1.1.1 快速加载试验机原理 2
1.1.2 国内外研制的几种快速加载试验机 4
1.1.3 中应变率段（10s-1）的岩石试验方法 9
1.2 岩石动态压缩试验装置与试验技术 18
1.2.1 霍普金森实验的沿革与发展 18
1.2.2 霍普金森压杆装置试验原理 19
1.2.3 岩样应力均匀化的简化分析 24
1.2.4 电脑化数据采集处理系统原理与方法 28
1.3 自行研制的岩石冲击加载试验系统 31
1.3.1 压气驱动的水平冲击试验机 31
1.3.2 氯气驱动的大直径冲击试验机 33
1.3.3 动态试验测试系统 35
1.3.4 信号与数据处理软件 37
1.4 霍普金森压杆的变形装置 39
1.4.1 三轴霍普金森压杆 39
1.4.2 霍普金森拉杆 43
1.4.3 霍普金森扭杆 45
1.4.4 其他变形装置 47
1.5 岩石类材料动态拉伸试验方法 49
1.5.1 动态直接拉伸试验 49
1.5.2 动态间接拉伸试验 50
1.5.3 动态层裂试验 53
1.6 岩石超动态试验装置简述 56
1.6.1 几种不同类型的试验装置 56
1.6.2 气体炮的工作原理 57
1.6.3 平板撞击试验试件布置 60
参考文献 62
第2章 岩石冲击试验合理加载波形与试验方法 67
2.1 冲头撞击杆件产生的应力波形 67
2.1.1 简单结构冲头产生的应力波形 67
2.1.2 复杂冲头撞击杆件的电算方法 72
2.2 矩形波波形弥散与岩石动态应力应变曲线 80
2.2.1 不同形状应力披在杆中传播的弥散效应 80
2.2.2 矩形被加载的应力-应变曲线 86
2.2.3 不同加载波形下应力-应变-应变率关系 89
2.3 岩石类材料动态试验的合理加载形式 91
2.3.1 锥形冲头加载 91
2.3.2 纺锤形冲头加载 94
2.3.3 试样的恒应变率变形条件与试验验证 96
2.4 岩石恒应变率动态本构关系获得的新方法 99
2.4.1 SHPB试验数据的三维散点处理方法 99
2.4.2 试验数据的三维散点结果的解释 103
2.5 岩石动态测试的建议方法 104
2.5.1 试验系统与参数 105
2.5.2 岩石动态抗压强度测试 105
2.5.3 动态巴西试验测试岩石抗拉强度 107
2.5.4 1 型动态断裂韧度测试 108
参考文献 110
第3章 合理加载波形反演设计与试验系统数值模拟 113
3.1 已知波形的冲头形状反演理论 113
3.1.1 等截面圆柱冲头撞击弹性长杆产生的应力波 113
3.1.2 阶梯状变截面冲头撞击弹性长杆时所产生的应力波 115
3.1.3 连续变截面冲头撞击时所产生的应力波 116
3.1.4 基于一维应力被理论的冲头形状反演设计 118
3.2 半正弦波对应的冲头结构反演 119
3.2.1 不同杆件尺寸的半正弦波冲头反演设计 120
3.2.2 半正弦波加载下的岩石动态试验 122
3.3 纺锤形冲头SHPB 系统的应力波特性 123
3.3.1 不同接触情况下杆中应力不均匀性分析 123
3.3.2 纺锤形冲头偏心撞击下SHPB 杆的动态响应 127
3.4 纺锤形冲头岩石SHPB 试验的校验 131
3.4.1 纺锤形冲头冲击速率和人射应力的关系 131
3.4.2 纺锤形冲头SHPB 系统校正步骤 133
3.5 半正弦波加载SHPB 系统数值模拟 134
3.5.1 纺锤形冲头SHPB 数值模拟系统 135
3.5.2 颗粒流SHPB 动态数值模拟 139
3.5.3 应变率效应的影响 147
参考文献 152
第4章 动静组合加载与温压耦合试验技术 155
4.1 岩石动静组合加载试验技术 155
4.1.1 静载与微扰组合加载试验技术 156
4.1.2 基于SHPB 的动静组合加载试验系统 158
4.2 温压耦合岩石动载试验装置与技术 162
4.2.1 温压耦合作用下岩石动态试验装置 163
4.2.2 试验方法与操作过程 164
4.3 动静载荷耦合破碎岩石试验系统 165
4.3.1 功、静载荷耦合破碎岩石试验原理 165
4.3.2 动、静载荷耦合破碎岩石试验装置 166
4.3.3 试验装置可行性验证 169
4.4 岩石真三轴电液伺服诱变扰动试验系统 170
4.4.1 试验系统概述 170
4.4.2 试验技术参数 174
参考文献 175
第5章 冲击载荷作用下的岩石力学特性 176
5.1 岩石的动态强度 176
5.1.1 岩石的应力应变关系 177
5.1.2 岩石动态强度与应变率的关系 177
5.1.3 加载波形和延续时间的影响 185
5.1.4 岩石动态强度的尺寸效应 186
5.2 岩石动态断裂破坏准则 192
5.2.1 Grady-Kipp 模型 192
5.2.2 Steverding-Lehnigk 动态断裂准则 197
5.3 岩石的动态损伤累积 200
5.3.1 应力被作用下的岩石疲劳损伤 201
5.3.2 循环冲击下岩石的损伤规律 203
5.3.3 应力波在岩体中的衰减 205
5.4 高温下的岩石动力学特性 208
5.4.1 高祖前后岩石密度及波速特性 208
5.4.2 高温后岩石动态拉压力学特性 209
5.4.3 高温后岩石动态断裂力学特性 215
参考文献 217
第6章 动静组合加载下的岩石破坏特征 221
6.1 静载与低频扰动作用下的岩石力学特征 221
6.1.1 一维动静组合加载 221
6.1.2 二维动静组合加载 224
6.1.3 动静组合加载中动载荷频率与强度的影响 227
6.2 静压与强动载组合作用下的岩石力学特性 231
6.2.1 相同动载不同静载下岩石的力学特性 231
6.2.2 相同静载不同动载下岩石的力学特性 234
6.2.3 围压对组合加载岩石力学特性的影响 235
6.3 动静组合加载下的岩石本构模型 239
6.3.1 基本假设 239
6.3.2 一维动静组合加载下岩石的本构模型 240
6.3.3 三维动静组合加载下岩石的本构模型 241
6.3.4 岩石动静组合加载本构关系的试验验证 245
6.4 温压耦合作用下的岩石动态力学特性 250
6.4.1 不同静压下岩石动态力学性质随温度变化规律 250
6.4.2 不同温度岩石动态力学性质随静压变化规律 253
6.4.3 温压耦合作用下岩石动态本构模型与数值验证 255
参考文献 257
第7章 岩石在应力波作用下的能量耗散 258
7.1 岩石冲击破碎时的能量分布 258
7.2 岩石在不同加载波下的能量耗散 260
7.2.1 矩形波加载 261
7.2.2 指数衰减被加载 264
7.2.3 钟形波加载 265
7.2.4 以弹性波形式无用耗散的能量值 267
7.2.5 延续时间和被形的影响 268
7.3 应力波作用下岩石的吸能效果 269
7.3.1 岩石吸能分析 269
7.3.2 人射能、反射能、透射能与岩石吸能 271
7.3.3 不同延续时同下的岩石吸能试验结果 274
7.4 不同加载波形下岩石破碎的耗能规律 276
7.4.1 岩石耗能与入射能的关系 276
7.4.2 不同加载条件下的破碎程度 278
7.4.3 实现合理破岩的应力波体系 280
7.5 动静组合载荷下岩石破坏的耗能规律 282
7.5.1 动静组合载府下岩石能量计算与释能规律 282
7.5.2 三维组合加卸载下的岩石能量吸收规律 285
7.5.3 围压卸载对岩石吸收能量的影响 286
参考文献 287
第8章 动静载荷耦合作用下岩石破碎特征 290
8.1 动静载荷耦合作用下破岩理论分析 290
8.1.1 动静载荷耦合破岩特性曲线分析 290
8.1.2 动、静载荷耦合作用的力学分析 292
8.1.3 动、静载荷破岩的损伤断裂分析 293
8.2 动静载荷耦合作用下岩石破碎数值分析 299
8.2.1 静载荷作用下岩石破碎的数值分析 300
8.2.2 冲击载荷作用下岩石破碎的数值分析 301
8.2.3 动静组合载荷作用下岩石破碎的数值分析 301
8.3 动静载荷耦合作用下的破岩试验 303
8.3.1 静压与冲击耦合下的试验 304
8.3.2 静压与冲击耦合下的切削试验 307
8.3.3 水射流与静压冲击联合作用破岩试验 311
参考文献 313
第9章 应力波在不同边界结构面的传播 315
9.1 一维纵波在杆性质突变处的反射与透射 315
9.2 接近黏结条件下纵横波的折反射关系 317
9.2.1 波在自由边界上的反射 317
9.2.2 波在两种介质分界面上的反射和折射 322
9.3 可滑移条件下的折反射关系与岩体动力滑移准则 325
9.3.1 可滑移条件下的折反射关系 325
9.3.2 结构面上的能流分布与岩体动力滑移准则 331
9.3.3 爆破近区结构面的整体界面效应 334
9.4 应力波在闭合节理处的传播 336
9.4.1 纵波在线性法向变形节理处的传播 336
9.4.2 垂直纵波在非线性法向变形节理处的传播 341
9.4.3 初始刚度和频率对透反射系数的影响 342
9.5 应力波在张开节理处的传播 346
9.5.1 应力披在张开节理处传播的解析模型 346
9.5.2 不同应力波在张开节理处的能量传递规律 351
9.6 应力波在层状岩体中的传播 357
9.6.1 等效波阻法 357
9.6.2 应力波通过夹层后的透射应力波形 360
9.6.3 应力波遇夹层后的能量传递效果 365
9.7 爆轰波作用和岩石与的合理耦合准则 366
9.7.1 传统的匹配观点 367
9.7.2 药卷爆轰与岩体的相互作用模型 368
9.7.3 岩石与的合理耦合准则~ 370
9.7.4 常规与不同岩体的合理匹配 373
参考文献 376
第10章 应力波在含空区岩体中的传播 378
10.1 爆炸在岩体中产生的应变波 378
10.1.1 线性爆炸的波形合成 378
10.1.2 测点位置与方向对波形的影响 381
10.1.3 爆炸成坑的半径范围 388
10.2 质点震动速率经验公式与评估标准 389
10.2.1 不同岩石条件下的评估标准 389
10.2.2 质点震动峰值速率经验公式 391
10.2.3 含有采空区的露天台阶爆破实例 393
……