不同分级循环加卸载模式下岩石能量演化规律研究

发布时间：2022-01-12 03:55

　　为了深入分析循环加卸载过程中岩样能量演化规律,设计了3种不同的单轴循环加卸载试验,详细分析了不同分级循环加卸载模式下的总吸收能、弹性应变能、耗散能、塑性变形能等参数的演化特征及其相互关系,建立了耗散能与循环应力等级、循环加卸载次数变化的演化方程。结果表明:1)随着循环加卸载应力等级的提高,耗散能Use和塑性变形能Ue呈现非线性增加的趋势;2)岩样在第3种循环加卸载模式下,整体上耗散能Use和塑性变形能Ue表现出"U"形变化的规律,在第Ⅰ级和第Ⅱ级循环荷载下强化效应突出,而在第Ⅲ级和第Ⅳ级循环荷载下扰动效应突出;3)循环加卸载上限应力不变,下限应力减小时,循环荷载对岩样的损伤效应比其强化效应明显;4)循环加卸载作用下岩样的耗散能Use与循环荷载应力等级、循环次数相关,可以采用非线性曲面较好的拟合,这为采用耗散能Use来定量分析循环加卸载过程中岩样的损伤奠定了较好的基础。 

【文章来源】：采矿与安全工程学报. 2020,37(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

试验设备与岩样安装

不同分级循环加卸载模式下岩样的应力-应变曲线，如图3所示。由图3可以看出，分级循环加卸载下岩石的应力-应变曲线均出现滞回环，第1种加载模式下滞回环更加明显，发生破坏时的峰值强度为83.49 MPa，低于第2,3种加载路径下得到的峰值强度，分析原因认为第1种加载模式下每级循环加卸载的下限值最低，加卸载幅值最大，循环加卸载所积累的损伤更为强烈，导致了岩样发生了明显的疲劳破坏；第2种和第3种加载模式下岩石的峰值强度分别为98.25,100.68 MPa，峰值强度接近，从细观结构角度分析，在达到峰值强度之前，不同的加载路径岩石细观结构变形有限，且此2种加载路径卸载都未卸载到0 MPa，在循环加卸载过程中产生的微裂纹一直处于受压状态，表现出循环荷载对其产生的强化效应。

通过提取不同加载模式下岩石应力-应变曲线的外包络线，得到不同加载模式下岩石的应力-应变曲线外包络线对比图，如图4所示。相同轴向应变条件下第1种与第2种加载模式下的轴向应力在弹性阶段和塑性变形阶段相差不大，而第3种加载模式下的轴向应力值要高于前2种加载模式，主要原因认为是循环加卸载幅值增加对岩样内部界面裂纹的扰动导致其结构性变差，而循环加卸载下限值的提高对岩样起到了相对明显的循环强化效应。3 分级循环加卸载破坏特征分析

【参考文献】：
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本文编号：3584052