花岗岩的加载速率效应及能量机制研究

• 作者: 张志镇 徐小丽 陈琳 高峰
• 来源期刊: 固体力学学报
• 关键词: 岩石力学 加载速率 力学性质 应变能 能量耗散与释放
• 年，卷（期）: 2015,（2）
• 页码范围: 154-163
• 页数: 10页
• 语种: 中文

摘要

加载速率对岩石的力学性质以及变形破坏方式具有重要的影响.基于MTS810电液伺服材料试验系统与PCI-2声发射仪对岩样进行不同加载速率作用下的单轴压缩和声发射试验.研究结果表明:(1)在各级加载速率作用下,岩样单轴压缩应力-应变曲线大致经历了压密、弹性、屈服、破坏四个阶段.岩样峰后曲线在加载速率为0.001～0.01 mm/s时出现台阶型分段跌落状,在加载速率为0.01～0.1 mm/s时呈现光滑、陡峭的连续曲线.(2)岩样峰值强度、弹性模量随加载速率的增加而增大,与加载速率对数均呈现三次多项式拟合关系.峰值应变随加载速率的增加而减小,与加载速率对数呈现线性拟合关系.(3)随着加载速率由0.001 mm/s增加至0.1 mm/s,岩样吸收的总应变能U具有波动性,可释放的弹性应变能Ue增幅60.42％,耗散应变能Ud降幅66.38％,Ue/U增幅43.33％,Ud/U降幅66.67％,岩样破裂模式由拉剪破坏逐渐向张拉劈裂破坏过渡,岩样破裂块数增多.(4)加载速率为0.001～0.1 mm/s时,岩样破坏方式有所不同,但破坏为同一类损伤过程.单轴压缩状态下,能量耗散使得岩样损伤致使强度丧失,而能量释放使得岩样宏观破裂面贯通,并向着能量释放的方向张裂或弹射破坏.