采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (2): 421-428.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2020.0596

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加载速率和饱水对砂岩力学行为和微观损伤特征的影响

  

  1. 1.河南理工大学 土木工程学院 河南 焦作 4540032. 河南理工大学 能源科学与工程学院 河南 焦作 454003
  • 出版日期:2021-03-15 发布日期:2022-04-15
  • 通讯作者: 王云飞 E-maiI: wyf_ustb@126.com TeI: 0391-3987631
  • 作者简介:王云飞( 1978— ) 男 内蒙古自治区乌兰察布市人 副教授 主要从事岩石力学 地下工程稳定性分析方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(U1604142)河南省重点研发与推广专项(212102310405)河南省高等学校重点科研项目(21A440011)

Coupling effect of loading rate and saturated water on mechanical behavior and micro damage property of sandstone

  • Online:2021-03-15 Published:2022-04-15

摘要:

为了明确加载速率和饱水对砂岩力学特性和微观损伤机制的综合影响,在岩石力学试验系统进行了加载速率在0.001mm/s - 0.1mm/s范围内的9级速率下干燥和饱水砂岩试验,详细分析了强度、应变能、微观损伤和宏观破裂特征在不同加载速率下的变化规律。结果表明:随着加载速率的增大,在0.001mm/s - 0.01mm/s 加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速较大,强度劣化显著,弹性模量和变形模量线性增大,弹性应变能极限基本保持常值;在0.01mm/s - 0.1mm/s 加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速变缓,强度劣化减弱,弹性模量和变形模量整体呈线性减小,弹性应变能极限线性增加。在0.001mm/s - 0.01mm/s区间,干燥状态弹性应变能是饱水状态弹性应变能的1.28倍,在0.01mm/s - 0.1mm/s 区间,干燥状态弹性应变能的增速是饱水状态的2.59倍。对比干燥和饱水砂岩相应规律可知,饱水弱化了加载速率对砂岩强度和弹性应变能极限的提高效应。随着加载速率的增加,微观损伤拉伸裂隙所占百分比增加,宏观破坏劈裂块体增多体积变小,破坏严重;表明饱水弱化了加载速率对微观拉伸裂隙发育的增加效应,弱化了砂岩由于加载速率增大岩体脆性提高的效应。

关键词: font-family:宋体, font-size:9pt, ">砂岩;加载速率;强度;应变能;损伤特征

中图分类号: