干燥和饱水砂岩孔隙度对应力波能耗的影响

• 作者: 周炜 张启明 李业学 王学斌 范建辉
• 来源期刊: 实验力学
• 学科: 工学
• 关键词: 孔隙度 能耗 饱水 砂岩 应力波
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 页码范围: 174-182
• 页数: 9页
• 分类号: TU443
• 语种: 中文
• DOI: 10.7520/1001-4888-18-128

摘要

为探讨应力波穿越干燥、饱水砂岩时孔隙度对能耗的影响规律,开展了孔隙砂岩的SHPB试验,并采用核磁共振分析了SHPB试验前后孔隙的变化特征.结果 表明:(1)砂岩冲击试验前后T2谱波峰数没变,但对应小孔径孔隙的波峰峰值有所增加.这说明,砂岩结构内部仍停留在微裂纹形成阶段,应力波能量仅能够促使新的微裂纹形成,而不足以撕裂扩展孔隙使其孔径更大.(2)相同孔隙度时,饱水砂岩比干燥砂岩能耗小;随着孔隙度增加,前者能耗相应减小,后者能耗反而增加.这一现象可分别解释如下:(a)由断裂力学理论可知,水的表面张力和Stefan效应使裂纹扩展受到很大阻力,因而,相对干燥砂岩,相同孔隙度的饱水砂岩更难产生新表面耗散应力波能量.(b)冲击加载时饱水砂岩处于不排水状态,饱水砂岩变形可近似等于砂岩和水的压缩变形之和.由于水比砂岩压缩变形小,随着孔隙度增大,即含水量增加,饱水砂岩变形量减小,出现塑性变形和新裂纹的概率减小,能耗值也随之减小.(c)随着孔隙度增大,干燥砂岩的动态强度相应降低,加载时更易出现新裂纹以表面能形式耗散应力波能量,因而孔隙度越大则能耗越大.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周炜	湖北文理学院建筑工程学院	18	115	6.0	10.0
3	范建辉	湖北文理学院建筑工程学院	18	14	2.0	3.0
4	李业学	湖北文理学院建筑工程学院	15	14	3.0	3.0
10	张启明	南洋理工大学土木与环境学院	1	0	0.0	0.0
11	王学斌	湖北文理学院建筑工程学院	1	0	0.0	0.0