1.背景介紹
黃土裂縫損傷是影響黃土基建的潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要指標(biāo)。例如，它可以用于預(yù)測和識別由黃土材料制成的結(jié)構(gòu)的失效，從而提高結(jié)構(gòu)的安全性。它還可用于分析水力壓裂、地面建筑保護(hù)、邊坡穩(wěn)定、地下挖掘等。因此，加強(qiáng)對黃土裂縫損傷特征的認(rèn)識至關(guān)重要。 近年來巖土工程研究人員越來越關(guān)注裂縫損傷，三點(diǎn)彎曲測試根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，常用于確定斷裂損傷研究中土體的斷裂韌性。本研究借助三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)了解未燒制干燥土的斷裂損傷特性 。
2.研究內(nèi)容
西安科技大學(xué)閆老師科研團(tuán)隊(duì)對具有4種不同預(yù)制裂縫的半圓形黃土試件進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，并將高速攝像機(jī)和聲發(fā)射監(jiān)測設(shè)備納入實(shí)驗(yàn)裝置監(jiān)測斷裂損傷過程。分析了力學(xué)特性、裂紋演化和聲發(fā)射信號，研究了斷裂強(qiáng)度和斷裂損傷模式。該結(jié)果將有助于識別和預(yù)測巖土材料結(jié)構(gòu)中的故障，為預(yù)防和控制建筑物危機(jī)提供有價(jià)值的參考。
實(shí)驗(yàn)裝置由三個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)組成：力-位移、千眼狼-2F04高速攝像機(jī)（2320×1720@96fps）和DS5-8聲發(fā)射。在測試開始之前，進(jìn)行了多組預(yù)測試驗(yàn)校準(zhǔn)每個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)，并調(diào)試整個(gè)測試系統(tǒng)。在測試過程中，計(jì)算機(jī)繪制了一個(gè)力-位移實(shí)時(shí)曲線。高速相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝試樣損壞的圖像，并將其顯示在計(jì)算機(jī)上。
考慮三點(diǎn)彎曲斷裂損傷的力學(xué)強(qiáng)度特性，裂紋發(fā)展規(guī)律在高速攝像捕捉及結(jié)合聲發(fā)射信號，分析預(yù)裂性黃土裂縫損傷機(jī)理。主要結(jié)論如下：
（1）由于預(yù)裂角是控制試樣斷裂損傷模式的主要因素，主要發(fā)展為新的裂縫在打開模式下為 0°、20°和40°，在關(guān)閉模式下為 60°。 （2）試件斷裂損傷本質(zhì)上是從預(yù)制件尖端出現(xiàn)新裂紋的過程。裂縫并沿一定的軌跡發(fā)展到上部加載點(diǎn)。沿著裂紋軌跡發(fā)展的新裂紋在黃土表面直到試樣達(dá)到其承載能力極限，當(dāng)出現(xiàn)新的裂縫停在試樣的斷裂點(diǎn)。新的裂紋和預(yù)制裂紋形成了一個(gè)貫穿裂縫面，將試樣分為兩部分。 4.行業(yè)應(yīng)用總結(jié) 在巖土力學(xué)性能研究中，高速相機(jī)、DIC或視頻引伸計(jì)、試驗(yàn)機(jī)等可以組成系統(tǒng)的解決方案。千眼狼的力學(xué)解決方案中，高速相機(jī)采集試樣實(shí)時(shí)圖像、DIC/視頻引伸計(jì)觀測試樣應(yīng)變，同時(shí)可與試驗(yàn)機(jī)實(shí)時(shí)通訊，輸出應(yīng)力與應(yīng)變。得益于千眼狼高速相機(jī)的超高采集頻率（1280×1024@13,600fps）， 方案被廣泛應(yīng)用于裂紋拓展，材料脆斷，拉伸斷裂等實(shí)驗(yàn)場景。（文章摘自：Zhao Duan,Chenxi Dong, Xusheng Yan,Qiang Sun,Bin Li《Experimental research of fracture damage behavior of loess withdifferent prefabricated cracks》）
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