Research on E.C. Bingham constitutive model of rock under impact load for deep well

Abstract

Miękkie materiały skalne w kopalniach głębokich posiadają specyficzne właściwości dynamiczne. Wykonano testy kompresji dynamicznej przy zastosowaniu urządzenie kompresyjnego Hopkinsona (Split Hopkinson Pressure Bar SHPB). Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, krzywe wykresu rozciągania skał mają charakterystykę typową dla materiałów upłynnionych. W oparciu o model rozkładu naprężeń, zgodnie z funkcją zależności pomiędzy typem odkształcenia a jego szybkością, celem uproszczenia równania odkształcenia zmodyfikowanego przy pomocy analizy bezwymiarowej, otrzymano równanie opisujące model naprężeń zmodyfikowanych. Następnie wykorzystano teorię ciągłego kontinuum oraz teorię statystyki odkształceń w równaniu odkształcenia zmodyfikowanego celem ustalenia zależności z badanym modelem. Uproszczone w ten sposób funkcje skorelowano na podstawie otrzymanych danych doświadczalnych. Ustalono wysoką spójność pomiędzy krzywymi teoretycznymi i doświadczalnymi.

The soft rock materials have special dynamic properties in deep mining. Their dynamic compression tests are performed with experimental system of Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB). The results of experiment indicate that the dynamic stress-strain curves of rock materials are of distinct plastic yield characteristics. Based on modified excess stress model, according to the function relationship between strain, strain rate and, to simplify constitutive equation of modified excess stress model with dimensionless analysis, the simplified constitutive equation of modified excess stress model is obtained; And then, continuum damage theory and statistical damage theory are incorporated into the simplified constitutive equation of modified excess stress model account for the influence of damage to dynamic strength, the simplified constitutive equation of damage excess stress model is built up. The simplified constitutive functions are fitted out respectively on the basis of the experimental data. There is a good coherence between the fitting stress-strain curves and the experimental stress-strain curves.