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有色金属科学与工程2025年第05期:卸荷条件下红砂岩力学特性及破坏能量特征

来源:期刊VIP网 时间:


作者:郭昌华;温树杰;朱杰;

单位:江西理工大学土木与测绘工程学院;江西省环境岩土与工程灾害控制重点研究室;

摘要:地下岩石工程的开挖和卸载会对原地应力产生强烈的扰动,可能产生失稳和岩爆等灾害。本文对红砂岩进行了常规三轴和卸荷三轴的对比试验,得到了不同卸荷点下砂岩的力学特性、破坏特征和能量演化特征,基于能量耗散定义损伤变量,揭示了砂岩的损伤变化规律。结果表明,与常规三轴岩样相比,卸荷三轴岩样的峰值强度和弹性模量更小,说明卸载围压会影响砂岩的力学性能;卸荷三轴岩样的破坏表现为比常规三轴岩样更加复杂的拉-剪复合破坏模式,同时由于围压的卸载,还表现出更明显的膨胀变形特征;卸荷三轴岩样特征应力点处的总应变能、弹性能和耗散能由大到小均满足:无卸荷>85%卸荷>75%卸荷>65%卸荷,表明轴向应力越高,岩石破坏时释放的弹性能越多,实际工程中局部高应力的岩爆灾害的破坏性也证明了这一点;围压的抑制作用会增大弹性能的储存并减小能量的释放与耗散,内部裂纹、裂隙扩展是导致岩石损伤变量快速累积和能量快速释放的重要原因。

关键词:卸载围压;;力学特性;;能量耗散;;破坏特征;;损伤演化

基金资助:国家自然科学基金资助项目(52468059);; 江西省自然科学基金重点项目(20224ACB204020)