SHPB高低能冲击劈裂下钢纤维混凝土圆盘动态力学特征及损伤断裂机理

来源：振动与冲击杂志2025年第20期北京时间：

作者：杨荣周,,,，王林兵，陈佩圆,,，徐颖yxu@aust,,，陈子杨

单位：1.安徽理工大学矿山建设工程安徽省高校重点实验室，安徽 淮南232001;2.安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南232001;3.安徽弘昌新材料股份有限公司，安徽 淮北340621;4.安徽理工大学煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室，安徽 淮南232001

摘要：高性能支护混凝土是深部隧道围岩稳定的关键，但冲击扰动下其拉伸破坏影响围岩稳定。针对这一问题，研究以隧道高性能钢纤维混凝土为对象，探究了SHPB高低能冲击劈裂下其动态力学特征与损伤断裂机理。结果表明，(1) 较低冲击能不足以完全克服钢纤维的牵拉阻裂作用，使得试样在基体发生劈裂损伤后仍因钢纤维的牵拉阻裂作用而在峰后阶段表现出较好的抗冲击性能；(2) 较高冲击能足以完全克服钢纤维的牵拉阻裂作用，试样会因过高冲击能对基体所造成的严重损伤断裂而表现出明显的峰后应力减小特征；(3) 基体在低能冲击下已发生了明显的劈裂损伤，继而在高能冲击下使得钢纤维对基体的阻裂约束作用增强；(4) 劈裂应力对基体劈裂损伤过程更为敏感，钢纤维的阻裂约束作用更多的是增强试样韧性；(5) 冲击能增大更多的是造成应变率和极限应变的增大，体现了高能冲击下试样在基体劈裂后因钢纤维受牵拉被拔出过程而表现出的延性破坏特征；(6) 试样在低能冲击下的起裂方式由“一端起裂”向“两端起裂”转化，损伤断裂最终趋向于加载端的“压剪剥落+劈拉裂缝扩展贯通”；(7) 试样在高能冲击下的损伤断裂程度要显著大于低能冲击，导致了严重的结构性破坏。<br>

关键词：钢纤维混凝土；高低能冲击劈裂；动态力学损伤；能量演化；损伤断裂机理