效果试验：卸压隔振爆破材料厚度的差异

卸压隔振材料不同厚度的效果试验采用霍普金森的试验※※。试验采用PVC-U 塑料块与φ 90×45 mm 的大理石试件。

卸压隔振材料不同厚度的透射应力变峰值见表17-10。

表17-10　不同隔振护壁面材料厚度透射应力变峰值

① 从表17-10 中可见随着保护层厚度的增加，岩石的应力峰值呈下降的趋势。

② 从表17-10 中可见随着保护层厚度的不断增加，岩石应力波的上升前沿逐渐变缓。

1. 保护层厚度与岩石平均应力关系分析(www.xing528.com)

试验表明，加不同厚度的保护层的岩石的应力峰值是不一样，总的趋势是随着保护层厚度的不断增加，岩石应力的峰值呈下降的趋势。当保护层厚度为0 mm 时，岩石应力峰值为68.3 MPa，在所有试件中最大；当保护层厚度增加到2 mm 左右时，应力峰值为58 MPa 左右，下降了约10 MPa；当保护层厚度继续增加到6 mm 左右时，应力峰值最小，为50 MPa 左右，下降了约18 MPa。保护层厚度与岩石应力峰值的关系密切，从图可以看出，见参考文献[12]，A—B 的斜率明显大于B—C 段的斜率，也就是说在保护层从0～2 mm 的应力下降速率明显快于保护层从2～6 mm 的下降速率。这充分说明，保护层在0～2 mm 时单位厚度所起的作用比保护层在2～6 mm 单位厚度更大一些。

总的来看，随着保护层厚度的增加，岩石的应力峰值在逐渐减小。

从表17-10 中可知，当保护层厚度从0 mm 增加到2 mm 时，岩石应力降低系数为12%左右；随着厚度的不断增加，岩石应力减小的程度也在不断变化，当保护层增加到6.24 mm 时，岩石应力降低系数为25%左右，应力降低系数最大的为29.57%。保护层厚度与应力降低系数有很大的相关性，从实验图中可知，OA 段的斜率大于AB 段斜率，说明保护层在0～2 mm 时单位厚度应力的降低率大于保护层在2～6 mm 时单位厚度应力的降低率。这和前面的分析相吻合。

2. 保护层厚度与应力透射系数关系分析

在SHPB 试验中，子弹撞击入射杆，在入射杆中将产生一个应力脉冲，这个应力脉冲沿着入射杆向前传播，由于试件和入射杆、透射杆的波阻抗不同，应力脉冲将在这两个接触面上发生入射和透射，如果压杆和岩石的波阻抗一定，在不考虑能量损失的情况下，应力脉冲的透射率应该相同。而在试验中，在岩石与入射杆的接触面之间加有一定厚度、波阻抗小于岩石和压杆的PVC-U 板作为保护层，这样就必然会导致透射到岩石中的应力脉冲的透射系数会发生变化，所以在相同的应力脉冲作用下，岩石中受到的应力就会有所不同。从表17-10中可以看出，当保护层的厚度为0 mm 时，应力波的透射系数为61.08%；随着保护层厚度的不断增加，透射系数在逐渐减小；当保护层厚度为3.12 mm 时，透射系数已经减小到50%以下；当保护层厚度达到最大6.24 mm 时，透射系数最小，在42%左右。这相对于保护层厚度为0 mm 时的透射系数下降了近20%。换句话说，就是在相同的应力脉冲作用下，岩石中受到的应力减小了 20%。由此可见，保护层能够减小岩石中受到的应力，从而对岩石起到很好的保护作用。

3. 保护层厚度与岩石应力上升前沿时间关系分析

从表17-10 中可以看出，当保护层厚度为0 mm 时，岩石应力波的上升前沿的时间为78.2 μs。随着保护层厚度的不断增加，岩石上升前沿的时间也不断增加；当保护层为6.24 mm时，岩石应力波上升前沿的时间为115 μs 左右，相对于保护层为0 mm 的岩石试件的上升前沿时间延长了37 μs。