Page 103 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 崔 鹏，等： 动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应试验研究 第 9 期
 2
 −0.46e −5 083.62W I +0.46 2.5 mm≤d＜5.0 mm， R = 0.99

2
B r = −0.53e −3 000.04W I +0.53 1.25 mm≤d＜2.50 mm， R = 0.99 (15)

 −5 083.62W I 2
−0.44e +0.44 0.60 mm≤d＜1.25 mm， R = 0.99

不同粒组试样吸能效率与应力关系如图 28 0.5
所示。近似相同的应变率下，砂的吸能效率随应
力的增加而增大。正如前文所述，粒径越大，刚 0.4
度越小，不规则程度越高，破碎程度越高且应力
集中效应越明显，进而导致相同应力水平下粒径 0.3
越大，能量吸收效率越高。实际工程中，为提高 Relative breakage 0.2
砂的消能效果（如棚洞顶板和机场跑道缓冲层），
建议采用较大粒径的砂样。 0.1 2.5−5.0 mm
1.25−2.50 mm
颗粒破碎是影响砂吸能效率的重要因素。 0.60−1.25 mm
其中，颗粒尺寸、矿物组成、孔隙度及分化程度 0 100 200 300 400 500 600

都会影响颗粒的破碎应力水平。Lv 等 [15] 通过研 Incident energy/J
究石英砂和钙质砂的能量吸收特性发现，钙质砂 图 27 相对破碎率和入射能的关系
的破碎存在整个加载阶段，而硅砂的大量破碎发 Fig. 27 Relationship between incident energy
生在应力大于 40 MPa 之后，因此钙砂能量吸收 and relative breakage
效率随着粒度的增大而增加，硅砂能量吸收效率随着粒度的增大而降低。与本文所研究的硅砂相比，受

0.03 0.03

166.53 s , 2.5−5.0 mm 227.53 s , 2.5−5.0 mm
−1
−1
164.41 s , 1.25−2.50 mm
224.11 s , 1.25−2.50 mm
−1
−1
Energy absorption efficiency 0.02 Energy absorption efficiency 0.02
162.73 s , 0.60−1.25 mm
220.88 s , 0.60−1.25 mm
−1
−1
220.33 s , ＜0.3 mm
166.31 s , ＜0.3 mm
−1
−1
0.01
0.01
0 0
0.1 1 10 0.1 1 10
Stress/MPa Stress/MPa
(a) 162.73−166.53 s −1 (b) 220.33−227.53 s −1
0.05
314.65 s , 2.5−5.0 mm
−1
320.96 s , 1.25−2.50 mm
−1
Energy absorption efficiency 0.03
0.04
318.03 s , 0.60−1.25 mm
−1
320.52 s , ＜0.3 mm
−1
0.02
0.01

0
0.1 1 10
Stress/MPa
(c) 314.65−325.52 s −1

图 28 不同应变率下能量吸收效率与应力的关系
Fig. 28 Relationship between energy absorption efficiency and stress under varying strain rates

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