Aiming at the cyclic impact deformation and failure of tunnel surrounding rock under shear stress, a self-developed rotation-impact simulation test platform was used to determine the number of failures, stress-strain curves, and energy in the process of cyclic impact failure. The failure process of rock under different impact velocities and shear stresses has been systematically studied. Results show that, under the same impact speed, the shear stress will increase with the increase in the rotation speed, but an upper limit will exist. When the rotation speed reaches this upper limit, the shear stress will no longer increase. The presence of shear stress will reduce the number of impacts required for rock failure. When the impact speed is 7.2 m/s, the number of impacts at the maximum rotation speed is 60% of the static state. When the impact velocity is 16.8 m/s, this value is only 33.3%. At the same impact velocity, the stress-strain curves under different rotation speeds do not change significantly, but with the increase in the rotation speed, the slope of the elastic stage of the stress-strain curve gradually decreases, and the corresponding stress of the rock sample decreases when the maximum strain is reached. With the increase in shear stress, the crushing specific energy required for rock failure gradually decreases. The greater the impact velocity, the more obvious the impact of shear stress on energy dissipation. In the tunnel process, when the surrounding rock is subjected to impact loads from different directions, only the axial strain analysis will have certain safety hazards, and timely support and reinforcement work are required.

中文翻译：

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基于循环冲击剪切载荷的隧道围岩破坏与耗能研究

针对隧道围岩在剪应力作用下的循环冲击变形和破坏，采用自主研发的旋转冲击模拟试验平台，确定循环冲击破坏过程中的破坏次数、应力应变曲线和能量。系统研究了岩石在不同冲击速度和剪应力下的破坏过程。结果表明，在相同的冲击速度下，剪切应力会随着转速的增加而增加，但存在上限。当转速达到这个上限时，剪切应力将不再增加。剪应力的存在将减少岩石破坏所需的冲击次数。当冲击速度为7.2m/s时，最大转速下的冲击次数为静止状态的60%。当冲击速度为 16.8 m/s 时，该值仅为 33.3%。在相同冲击速度下，不同转速下的应力-应变曲线变化不大，但随着转速的增加，应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，相应的应力当达到最大应变时，岩石样品减少。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。这个值只有 33.3%。在相同冲击速度下，不同转速下的应力-应变曲线变化不大，但随着转速的增加，应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，相应的应力当达到最大应变时，岩石样品减少。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。这个值只有 33.3%。在相同的冲击速度下，不同转速下的应力-应变曲线变化不大，但随着转速的增加，应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，相应的应力应变曲线逐渐减小。当达到最大应变时，岩石样品减少。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。不同转速下的应力-应变曲线变化不大，但随着转速的增加，应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，当最大时岩样的相应应力减小应变达到。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。不同转速下的应力-应变曲线变化不大，但随着转速的增加，应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，当最大时岩样的相应应力减小应变达到。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，当达到最大应变时，岩样的相应应力减小。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。应力-应变曲线弹性阶段的斜率逐渐减小，当达到最大应变时，岩样的相应应力减小。随着剪切应力的增加，岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。岩石破坏所需的破碎比能逐渐降低。冲击速度越大，剪应力对能量耗散的影响越明显。在隧道施工过程中，当围岩受到来自不同方向的冲击载荷时，仅进行轴向应变分析就会有一定的安全隐患，需要及时支护加固工作。