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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
加载速率和饱水对砂岩力学行为和微观损伤特征的影响
  • 作者

    王云飞刘晓王立平李志超陈岩荣腾龙

  • 单位

    河南理工大学土木工程学院煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心

  • 摘要
    为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,在岩石力学测试仪进行了加载速率在0.001~0.1 mm/s范围内9级速率下的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0.001~0.01 mm/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0.01~0.1 mm/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0.001~0.01 mm/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0.01~0.1 mm/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;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

    砂岩加载速率强度应变能损伤特征

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金项目(U1604142);河南省高等学校重点科研项目(21A440011);河南省重点研发与推广项目(212102310405);
  • 文章目录
    1 试验方案
    1.1 砂岩岩样
    2.2 试验方案
    2 试验结果分析
    2.1 应力-应变曲线
    2.2 强度和变形特征
    1) 干燥砂岩弹性与变形模量随加载速率的变化规律:
    2) 饱水砂岩弹性与变形模量随加载速率的变化规律:
    2.3 能量特征
    2.4 微观损伤与宏观破坏特征
    3 结 论
  • 引用格式
    王云飞,刘晓,王立平,李志超,陈岩,荣腾龙.加载速率和饱水对砂岩力学行为和微观损伤特征的影响[J].采矿与安全工程学报,2022,39(02):421-428.DOI:10.13545/j.cnki.jmse.2020.0596.
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