循环荷载作用下红砂岩能量演化特征研究

作者：郭红军; 季明^*; 孙中光; 周舟

来源：采矿与岩层控制工程学报, 2021, 3(04): 15-23.

DOI：10.13532/j.jmsce.cn10-1638/td.20211008.001

• 红砂岩
• 循环荷载
• 应力水平
• 应变能密度
• 岩爆

岩石是一种非均质、各向异性的天然介质,由随机分布的晶粒和裂隙构成。结合红砂岩单轴循环加卸载试验,重新划分了加卸载过程中的应变能密度的组成,包括塑性应变能密度和弹性应变能密度,后者为裂隙应变能密度与基质应变能密度之和,旨在进一步探索红砂岩在循环荷载作用下的能量演化特征。研究结果表明:(1)随着应力水平的升高,各应变能均呈指数式增长,弹性应变能占主导,为60%～80%,其中基质应变能基本不低于70%,塑性阶段,二者增速降低;(2)将整个加卸载过程分为3个应力水平阶段:低于20%应力水平、20%～70%应力水平和大于70%应力水平,与岩石单轴载荷作用下的压密阶段、弹性阶段和塑性阶段具有一致性;(3)弹性能量指数整体呈先升后降趋势,在65%～75%应力水平时出现最大值,该应力状态下岩石启动岩爆的可能性增加,回弹变形指数整体呈降低—波动—升高—降低的趋势,反映岩石内部基质与裂隙在载荷作用下的变形特征。研究结果可为分析工程岩体稳定性及冲击危险性提供参考。

• 单位
  深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 中煤科工集团重庆研究院有限公司; 江苏建筑职业技术学院; 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室