分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置从问世以来,作为研究材料动态力学性能的最基本实验手段,已得到广泛应用。本文围绕材料的动态压缩力学特性,对灰岩和纤维混凝土等脆性材料进行了系统的研究。主要研究成果: (1)针对岩石、混凝土等脆性材料动态压缩实验的特点,为满足SHPB实验的一维假定和均匀假定,保证实验数据的有效性,对SHPB实验技术采用了部分改进措施,通过使用波形整形器、万向头、缠胶布等技术,提高实验数据的准确性。 (2)在改进的实验方法基础上,根据现场定量确定的爆破开挖对炮孔底部和侧向破裂影响范围,采集加工了损伤岩石和完整岩石试样,对损伤灰岩和完整灰岩进行了四组动态应变率下的压缩实验,实验结果表明:灰岩材料脆性强,具有很强的应变率效应;在相同荷载下,完整灰岩的应变率明显高于损伤灰岩,且极限动态破坏压应力高于损伤灰岩约30%。因此在进行围岩稳定性评价及支护设计时,应充分考虑爆破损伤效应的影响。 (3)采用实际工程级配,对素混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土进行了不同加载速率下的动态压缩实验研究,得到了动态抗压强度、弹性模量随应变率变化的规律。对不同纤维类型和纤维掺量的混凝土试样进行了动态压缩实验,结果表明钢纤维混凝土随应变率的增加,钢纤维含量高的混凝土的强度增长反而比含量低的小,因此并不是钢纤维掺量越多越好。 (4)利用损伤变量评价了纤维混凝土在连续荷载作用下的损伤情况,实验结果表明,其损伤破坏,具有明显的压实过程。对C50混凝土模型试样和工程试样的动态压缩力学性能进行了实验对比,结果表明,模型混凝土同一应变率下的应力应变均大于工程混凝土,如果以模型混凝土的动态力学性能来指导工程实践,应该取一定的折减系数。 (5)利用实验所得数据建立了BP神经神经网络模型,对部分实验的应力应变曲线进行了模拟,比较了模拟曲线与实验所得曲线有较好吻合性,验证了模型的可靠性。