花岗岩球砾法向恢复系数试验研究

法向恢复系数是岩崩块石运动分析的关键参数,其取值直接决定了块石的运动轨迹。为了严格测定花岗岩球砾碰撞的法向恢复系数,分析其影响因素,试验采用自行设计的碰撞试验装置和声频采样技术,精确测定花岗岩球砾碰撞的法向恢复系数,研究球砾大小、碰撞速度、含水状态和板的弹性特性4个因素对恢复系数的影响;并基于弹性接触理论推导出碰撞过程的最大接触应力P_(0,max)、碰撞起裂速度v_(ci)和碰撞损伤速度v_(cd),构造接触应力割线变化率k来描述碰撞过程的率相关,分析碰撞法向恢复系数的尺寸效应和速率效应,对碰撞过程耗能机制进行探讨。试验结果表明:花岗岩球砾法向恢复系数存在明显的尺寸效应,低速下更加显著;法向恢复系数的速率效应同样较明显,并且速率效应受球砾尺寸和板的弹性特性影响,呈现较强的相关性;球砾大小和速度相同时,等效弹性模量E*越大,法向恢复系数越小;含水状态对法向恢复系数影响不大。理论分析表明:P_(0,max)和k为控制法向恢复系数变化规律的内在因素;尺寸和速度均是通过改变P_(0,max)和k使法向恢复系数呈现复杂的尺寸效应和速率效应。

Experimental study on the normal restitution coefficient of granite spheres