单轴压缩下节理试件的能量耗散特征研究

作者：陈新; 马伯涛; 李佩禅; 魏荣耀; 李子; 张翱宇; 张文彬; 刘悦

来源：金属矿山, 2022, (04): 23-30.

DOI：10.19614/j.cnki.jsks.202204003

• 节理岩体
• 单轴压缩
• 能量耗散
• 节理连通率
• 节理倾角

为探究岩体变形破坏过程中的能量转化和耗散机制,对含节理试件单轴压缩下的单位体积外力功、弹性应变能和耗散能密度进行计算和分析。研究发现:(1)节理试件的4类应力应变曲线(类型Ⅰ-单峰型,类型Ⅱ-软化段多峰型,类型Ⅲ-多峰平台后软化型,类型Ⅳ-多峰平台后硬化—软化型)的能量转化和耗散过程都可以分为弹性变形、连续体非弹性变形和不连续体变形3个阶段;在第一阶段,耗散能占比很少,外力功大部分转化为弹性应变能;在第二阶段,耗散能占比急剧增加,外力功大部分转化为耗散能;在第三阶段,外力功几乎全部转化为耗散能;与类型Ⅰ和类型Ⅱ试件相比,类型Ⅲ和类型Ⅳ试件的连续体非弹性变形阶段的持续时间较长、延性较大;(2)以劈裂、压碎破坏为主的节理倾角较低或较高的试件,其最终的耗散能远高于以剪切滑移、阶梯状破坏为主的节理倾角中等的试件;(3)同一节理倾角下,随着节理连通率的增大,试件破坏所需的单位体积外力功和耗散能密度均减小;(4)随着节理试件耗散能密度对数值的增加,破碎体尺寸—质量分形维数值线性增加。

• 单位
  中国航空规划设计研究总院有限公司; 西南交通大学; 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 土木工程学院