基于压电陶瓷和DIC的软硬互层岩石内外损伤试验及模型研究
亓宪寅1
柯婷2
耿殿栋2
1.长江大学 城市建设学院,湖北 荆州 434023;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 4300712.长江大学 城市建设学院,湖北 荆州 434023
摘要：为探究软硬互层岩石在破坏后的损伤演化规律,利用相似模型理论制作 3 组类岩石试块(软岩、互层岩石、硬岩),在对类岩石试块进行单轴压缩的同时辅以压电陶瓷试验和数字图像相关技术(digital image correlation,以下简称DIC)来实时检测岩石的内外损伤,分析其破坏状态和损伤演化规律.试验结果表明:软硬互层岩石的强度、变形特性介于类软岩、类硬岩之间,在达到峰值点前其力学规律类似于软岩有一定的膨胀变形,而在破坏后其力学特性为接近硬岩的脆性破坏;将压电陶瓷时域信号和DIC应变图像与岩石从加载至破坏的过程相结合,发现各类岩石呈现初始平缓、中期加速、末期减缓的"S"形损伤演化规律;压电陶瓷时域信号的衰减幅度与岩石损伤中前期过程正相关,而DIC图像应变变化特征与岩石损伤中后期过程关联密切;软硬互层岩石损伤中前期过程主要是软岩部分的变形及硬岩部分少量的裂纹发育导致的损伤累积变化,而后期则主要是硬岩部分微裂纹相互连接贯通导致的损伤累积,最终表现为软岩部分的粉碎、硬岩部分呈现明显的贯通裂纹.结合压电陶瓷与DIC技术的损伤监测特点,基于尖点突变理论量化岩石损伤曲线中的突变区间和突变交点,以突变交点为岩石内外损伤的分段点,提出内外损伤结合的岩石本构模型.
关键词：软硬互层岩石内外损伤尖点突变理论损伤模型数字图像相关技术
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：湖北省自然科学基金资助项目(2020CFB367)
论文发表日期：2023-09-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 119-128 )
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