复杂接触下大理岩球砾碰撞破碎特征

落石是山区常见的地质灾害之一。为研究块石在复杂接触条件下的运动轨迹,利用改进的分离式霍普金森杆系统开展大理岩球砾冲击试验,研究了球砾碰撞破碎特征,探究了冲击角度、接触面粗糙度等因素对试样破碎的临界速度、破碎特征以及尺寸分布的影响。此外,采用高速摄影机观察破碎特征,并将试样碎片进行筛析,分析试样在不同裂纹发育阶段的碰撞破碎特征。试验结果表明：冲击角度45°≤θ≤90°,尖齿角度α=180°,速度一定时：冲击角度θ越大则试样越容易破裂发育裂纹,试样的破坏率随着冲击角度的增大而增大;冲击角度θ=90°,速度一定时：尖齿高度一定时,尖齿角度α越小,试样越容易破裂发育裂纹,试样最终的破坏率随着尖齿角度α的增加而降低;尖齿角度α一定时,尖齿高度越小,试样越容易破裂发育裂纹,试样最终的破坏率随着尖齿高度的增加而降低。因此,增加接触面尖齿角度或减小冲击角度可以有效降低落石冲击时块石的破碎程度。     

岩石球砾与平板碰撞法向恢复系数

落石法向恢复系数是运动轨迹分析的关键参数。为研究碰撞速率和材料参数对落石法向恢复系数的影响,基于球板碰撞模型,在考虑材料弹塑性基础上建立岩石球砾法向恢复系数理论模型,并利用ABAQUS模拟球板碰撞过程,监测岩石球砾碰撞前后速率的变化。研究结果表明:数值模拟结果与理论计算结果吻合较好,最大差值在5%以内。随着碰撞速率的增大,岩石球砾法向恢复系数逐渐降低,且下降速率逐渐减小;球砾法向恢复系数随着弹性模量的增加而减小,随着弹性极限的增加而增大,且均呈线性关系;泊松比对球砾法向恢复系数影响较小。