基于NSCB方法的冻结红砂岩动态断裂特性试验

作者:方士正; 杨仁树; 李炜煜*; 李永亮; 杨阳
来源:工程科学学报, 2023, 45(10): 1704-1715.
DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2022.08.15.005

摘要

采用红砂岩制作中心直裂纹半圆盘弯曲试样(Notched semi-circular bend, NSCB),设置不同的负温温度对岩石试样预处理,随后利用改进后的分离式霍普金森杆(SHPB)实验系统开展动态试验.结果表明:岩石的断裂韧度存在明显的加载率效应,断裂韧度试验值随加载率的增加近似呈指数型增大;当加载率一定时,岩石断裂韧度由常温进入负温后先缓慢后快速增加,在–20℃时达到最大值,随着温度进一步降低,岩石断裂韧度快速减小.进一步对岩石破裂过程分析发现,不同温度下岩石的断裂过程基本一致,且裂纹扩展速度受温度影响较小.基于岩石断面的扫描电子显微镜结果分析岩石断裂模式为:负温下红砂岩的断裂以沿晶破裂和胶结物的撕裂为主,伴有少量的穿晶破裂现象,同时当温度降低至–25℃时,岩石内部微裂隙数量明显增多,说明负温对岩石具有劣化作用.最后探讨了温度对岩石内部结构的影响机制,对分析岩石断裂特性的低温效应具有一定参考意义.

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