红砂岩、灰砂岩与花岗岩动态拉伸性能对比研究：试验与分析

本文主要探讨了3种常见岩石——红砂岩、灰砂岩和花岗岩在动态拉伸力学性能上的对比分析。研究通过分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对这三种岩石进行巴西圆盘试件的动态劈裂拉伸试验，并借助超高速数字图像相关(DIC)技术观察其表面应变场和破坏过程。文章关注的核心知识点包括： 1. **岩石动态拉伸特性**：研究了冲击速度和加载率对三种岩石动态拉伸强度的影响，发现随着冲击速度和加载率的增加，花岗岩的动态拉伸强度最高，其次是灰砂岩，红砂岩最低。这种差异反映了岩石内部结构和矿物组成对动态力学性能的影响。 2. **破坏形态和局部剪切破碎区**：试验结果显示，三种岩石的破坏形态主要体现在圆盘试件两端的楔形局部剪切破碎区，且该区域的大小与冲击速度有关，说明冲击速度是影响岩石局部破碎的重要因素。 3. **拉伸敏感系数**：红砂岩对加载率最为敏感，花岗岩次之，灰砂岩最不敏感。随着冲击速度和加载率的提高，三种岩石的拉伸敏感系数都呈现线性增长趋势。 4. **波阻抗的作用**：研究发现，岩石的应力波传播、加载历史和动态拉伸力学性能会受到波阻抗的影响。波阻抗是岩石内部结构与外部介质相互作用的物理量，它直接影响了应力传递和能量消耗。 5. **试验方法与应用**：研究采用了先进的SHPB和DIC技术，这些方法在岩石力学研究中具有重要意义，不仅用于揭示岩石的内在特性，也为实际工程中的岩体稳定性评估和灾害预防提供了科学依据。 6. **研究背景与目的**：鉴于中国煤炭行业对岩石力学性能的特殊需求，这项研究旨在为煤炭开采、地下工程设计和安全评估提供理论支持，帮助优化施工工艺和提高工程安全性。 通过对中国煤炭学报上发表的文章《3种岩石动态拉伸力学性能试验与对比分析》的深入解读，我们深入了解了不同岩性岩石在动态环境下的力学行为，这对于深入理解岩石在地下工程中的响应和优化工程设计具有实际价值。