砂岩变形率与水理效应的力学特性研究

• 作者: 展鹏飞 杜玉冰 滕腾 陈朋飞
• 来源期刊: 矿业科学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 变形率效应 水理效应 声发射 试验研究 本构模型
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 页码范围: 342-352
• 页数: 11页
• 分类号: TU45
• 字数: 6715字
• 语种: 中文

摘要

通过不同变形加载速率下干燥和饱水岩样的单轴压缩试验,研究了砂岩抗压强度、弹性模量、峰后应变和声发射特性的变形率效应和水理效应,定义力学参数的强化和弱化因子,建立考虑砂岩变形率和水理效应的一维本构模型并进行验证.结果表明:① 干燥砂岩的应力-应变曲线包括弹性、弱塑性和破裂三个阶段,饱水砂岩则出现较长压实阶段,同时弹性阶段缩短,塑性阶段增长.② 加载速率对干燥和饱水砂岩的抗压强度均具有强化作用,抗压强度的率效应强化因子随加载速率的增大而增大;水对砂岩抗压强度具有弱化作用,且水理效应弱化因子随加载速率的增大而增大;随着加载速率的增大,干燥和饱水砂岩抗压强度的差值逐渐减小.③ 加载速率对干燥和饱水砂岩的弹性模量均具有强化作用,且随加载速率呈线性增大趋势;水对砂岩弹性模量具有弱化作用,不同加载速率下砂岩弹模的弱化因子变化不大.④ 加载速率对砂岩峰后应变的影响较小,饱水砂岩的峰后应变远大于干燥砂岩,峰后应变的水理强化因子对加载速率不敏感.⑤ 砂岩的声发射信号随着加载速率的增大而增多;相对于干燥砂岩,饱水砂岩的声发射能量累积速度明显推迟,但能量累积的总量增大3～5倍.