Dynamic behaviour of dry and water-saturated sand under planar shock conditions

Abstract

. Dynamic behaviour of dry and water-saturated sand under planar shock conditions. International Journal of Impact Engineering, Elsevier, 2009, 37 (1), pp. This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting proof before it is published in its final form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain. M A N U S C R I P T A C C E P T E D ARTICLE IN PRESS ___________________________________________________________________________ AbstractPlane shock wave experiments were performed on dry and partially water-saturated sand, using three water contents, in order to validate predictive models of material behaviour at stress levels between 1 and 10 GPa. Gas and powder guns were used to load the sample under uni-axial strain conditions at low and high stress levels, respectively. Wave motions were detected by piezoelectric pins in the samples and a VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector) recorded the free surface velocity on the back target. This study presents both experimental and simulated results. Experimental data are used to determine shock Hugoniot states. Significant differences are observed in the dynamic response of the materials under various water-saturated conditions, and are reproduced with good agreement by numerical simulations using the ARMORS (A Rheological MOdel of Rocks Saturated) model.

Early response of soils to violent disturbances

“…4-5 and 6-7 show the speed of the shock waves for dry sands with porosity 41% and 22%, respectively, in both time intervals. From the graphs of the numerical results one can observe that the speed of the shock wave is faster in the wet sand than the dry sands (see [1]). In the contrary, the amplitude of the shock wave in the wet sand is approximately one-third of the one in the dry sands and it damps faster in the wet than in the dry sands.…”

Исследование Динамических Свойств Водонасыщенного Песка По Результатам Обращенных Экспериментов

“…Плотность сухого песка для различных фракций изменялась в диапазоне 1300−1600 kg/m 3 , скорости удара принимали значения от 500 до 1900 m/s. Средняя плотность образцов песка, содержащего 3% глины, в экспериментах [9] полученным по формуле (6) для грунтов с влажностью w = 0.1 и 19.2%. Отметим хорошее соответствие аппроксимации (6) результатам плосковолновых экспериментов [8] при предложенном способе определения констант сжимаемости начальной свободной пористости.…”

“…На рис. 7 представлены ударные адиабаты песчаной смеси с размерами частиц 0.1−1.0 mm начальной плотности 1730 kg/m 3 : светлые кружки, треугольники и квадраты соответствуют данным обращенных экспериментов [19], полученным при влажности w = 0.1, 10 и 18% соответственно; аналогично темные кружки, треугольники и квадрат соответствуют данным плосковолновых экспериментов [9], сплошная, штриховая и штрихпунктирная линии получены по формуле (6) в рамках модели трехкомпонентной среды. Из рис.…”

“…Ставшие классическими экспериментальные методы [1,2] на основе предложенных модельных представлений [3-5] о динамической сжимаемости и сопротивлении сдвигу грунтовых сред получили широкое распространение и продолжают развиваться [6]. Разработанные методики плосковолнового эксперимента позволяют определять ударную адиабату сухого и влажного песка [1,[7][8][9] в диапазоне нагрузок до нескольких гигапаскалей. Для получения сведений о прочностных свойствах мягких грунтов наряду с осевой компонентой тензора напряжений необходимо одновременно измерять и радиальную компоненту в образце грунта, что сопряжено со значительными техническими и методическими трудностями.…”

“…Так, например, известно, что уплотнение сухого песчаного грунта ведет к изменению его проч-ностных характеристик, что приводит к существенному изменению глубин проникания ударников [16]. При подготовке образцов в работах [7][8][9][10][11][12][13][14][15] плотность насыпного песка составляла 1300−1600 kg/m 3 .Влияние предварительного уплотнения сухого песка на ударную сжимаемость исследовалось в работах [11,12], где начальная плотность достигала 1620 kg/m 3 . Исключение составляют плосковолновые эксперименты [13], где средняя плотность сухого песка составляла 1730 kg/m 3 , однако ударные адиабаты были построены по двум точкам в диапазоне давлений 1−10 GPa.…”