寒区炭质千枚岩冻-动联合损伤特性

TU45; 由于寒区隧道围岩在冻融及动载的作用下会产生严重的损伤和性能退化,因此研究两者耦合作用下岩石的劣化特征具有重要意义.利用MTS815加载系统对炭质千枚岩试样开展了 0、30、60次不同冻融循环次数下的三轴多级循环加卸载试验,研究了冻融及循环荷载对炭质千枚岩力学参数及变形的影响,基于能量计算分析了不同冻融次数岩石在动载下的能量演化规律,从宏观和微观角度进行对比,分析岩石在静载与冻-动耦合下的破坏形态,揭示了相应的破坏模式.试验研究表明:①与静载压缩强度相比,在冻融和循环荷载共同作用下岩石的强度有明显的降低,并且表现出明显的塑性,同时冻融循环次数越多,该现象也越显著;②随着冻融循环次数的...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. z1; pp. 274 - 284
Main Authors 傅鹤林, 李欢, 李鲒, 胡凯巽
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075 01.08.2024
Subjects
破坏模式
carbonaceous phyllite
freeze-thaw cycles
failure mode
冻融循环
炭质千枚岩
变形特性
循环加载
cyclic loading
deformation characteristic
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2023.0643

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Summary:TU45; 由于寒区隧道围岩在冻融及动载的作用下会产生严重的损伤和性能退化,因此研究两者耦合作用下岩石的劣化特征具有重要意义.利用MTS815加载系统对炭质千枚岩试样开展了 0、30、60次不同冻融循环次数下的三轴多级循环加卸载试验,研究了冻融及循环荷载对炭质千枚岩力学参数及变形的影响,基于能量计算分析了不同冻融次数岩石在动载下的能量演化规律,从宏观和微观角度进行对比,分析岩石在静载与冻-动耦合下的破坏形态,揭示了相应的破坏模式.试验研究表明:①与静载压缩强度相比,在冻融和循环荷载共同作用下岩石的强度有明显的降低,并且表现出明显的塑性,同时冻融循环次数越多,该现象也越显著;②随着冻融循环次数的增加,弹性模量会逐渐减小而泊松比却逐渐增大;③在循环过程中,轴向和环向不可逆应变均逐渐增加,两者的应变增量均在每一级应力的初始循环内最大而后逐渐减小,而不可逆体积应变先增大后减小,即体积先以压实为主后逐渐转变为以膨胀为主;④岩石内部主要以弹性能为主,耗散能占比在第1个循环周期内迅速降低,在之后的循环周期内呈现阶梯式增加而后趋于稳定;⑤从宏观与微观角度分析,单调加载与循环加载作用下两者的破坏机理不同,但均为斜截面的剪切破坏,但循环加卸载破碎程度更大.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2023.0643