层状砂岩力学行为各向异性与破裂特征

发布时间：2021-12-31 06:04

　　为揭示倾角对层状砂岩力学特性与破裂特征的影响,进行0°,30°,45°,60°和90°等5种倾角的单轴压缩试验,分析倾角对试样物理力学特性和破裂模式的影响,并结合声发射监测,分析微裂纹时空演化规律。研究结果表明:1)不同层理角度试样应力-应变曲线均经历压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和峰后破坏阶段,各阶段区分明显。弹性模量与纵波波速均随层理角度增大而增大,而单轴抗压强度先变小然后增大,曲线整体呈现出"U"形,在层理倾角60°时为最低值;2)倾角从0°增大到90°时,破坏模式由"穿切层理面的劈裂型剪切破坏"转变"复合张剪破坏"再到"剪切滑移破坏",最后转变为"劈裂张拉破坏";3)试样压密段几乎没有声发射事件,在弹性段声发射事件数逐步增加,当加载到峰值强度时,事件数剧烈增加,峰后破坏阶段事件进一步累积,声发射事件阶段变化与应力-应变曲线描述的变形破坏阶段吻合,且声发射事件空间分布与宏观破裂形态基本一致;4)矩张量反演的震源类型T-k值点分布在不同阶段的变化规律反映了剪切、张拉、混合破裂比例变化。试验用层状砂岩横观各向同性性质明显,力学性质随着层理倾角变化而变化,层理倾角变化对试样破坏模式影响明... 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：15 页

【部分图文】：

试样取芯示意图

典型试样照片

试验过程中，对同一层理倾角的试样取其中一个进行AE监测，试样表面共布置上下2层8枚传感器(因引伸计结构特点影响，传感器距试样端面分别为30 mm与18 mm)，为减少AE信号在传感器与试样接触面之间的衰减与消散，保证试验效果，编号为奇数和偶数的增益值分别设为30 d B和50 d B，采样频率为10 MHz。在传感器与试样接触面之间均匀涂抹硅脂作为耦合剂，加载前，同时在试件端面放置特氟龙(Teflon)，减少端部摩擦效应。设置AE采集系统参数并检查传感器状态，试验加载过程采用引伸计轴向变形控制，加载速率为0.015 mm/min。图4 试验系统及AE传感器布置

【参考文献】：
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本文编号：3559752