砂岩真三轴循环加卸载的能量演化与损伤分析

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. z1; pp. 182 - 196
• Main Authors: 张启航, 孟祥瑞, 赵光明, 许文松, 刘崇岩, 刘之喜, 吴旭坤, 戚敏杰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001 01.08.2024; 安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001
• Subjects: 真三轴; 损伤变量; 能量演化; mechanical characteristics rate; damage vari-ables; 循环加卸载; energy evolution; true triaxial cyclic loading and unloading
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2023.0534

TU452; 为了探究不同速率对砂岩真三轴循环加卸载破坏过程中的能量和损伤演化的影响,利用自主研发的真三轴扰动卸荷岩石测试系统,借助立方体砂岩试件,分别进行了真三轴压缩试验、真三轴一次加卸载试验以及真三轴循环加卸载试验.结果表明:真三轴条件下砂岩的峰值强度随循环加卸载速率的增大而增大;σ1方向弹性能密度演化基本不随循环加卸载速率的改变而不同,而耗散能密度随循环加卸载速率的增大而减小,2者都随循环数呈现非线性增长;随着循环加卸载速率的增大,σ1方向上耗散能密度占总输入能密度比例减小,弹性能密度占总输入能密度比例增加;随着循环数的增加,σ2、σ3方向上弹性能密度的增长率逐渐增大,而耗散能密度增长率在前5次循环时变化较小,在循环末尾阶段大幅提升;随着循环加卸载速率的增大,σ2、σ3方向上弹性能密度也随之提高,耗散能密度则与之相反;σ2方向上弹性能密度占输入能密度的比例随循环数递增,在第6次循环出现拐点,随后突降;σ3方向上弹性能密度占输入能密度的比例随着循环数的增加先减小后增大,呈现"V"型变化趋势;研究发现,弹性能密度和耗散能密度均与输入能密度存在线性函数关系,并且弹性能密度-输入能密度和耗散能密度-输入能密度均存在线性函数关系.真三轴循环加卸载作用下砂岩损伤分为初始损伤、损伤缓慢发育、损伤快速发展阶段3个阶段,损伤变量随着循环数的增加呈现非线性增长.