冻融受荷砂岩力学性能劣化与统计损伤模型研究
张二锋1
刘慧2
康跃明3
杨金虎3
1.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安 7100542.西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安 7100543.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039
摘要：在西部地区矿产资源开发和工程建设中,砂岩作为主要的工程地质含水层之一,冻融环境影响砂岩的力学及变形特性.为研究受冻融环境影响下受荷岩力学性能的劣化和损伤特性,以陕西地区红色细砂岩为研究对象,开展 0、5、10、20和 30次冻融循环试验和单轴压缩试验,获得冻融后砂岩的单轴压缩全过程应力-应变曲线和力学特征参数,对冻融岩石进行力学特征参数分析,建立冻融环境下岩石力学性能的劣化模型;基于冻融环境对岩石损伤的影响,考虑岩石在变形阶段中压密阶段的特点,建立考虑压密阶段修正统计损伤本构模型.结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石压密阶段的占比越来越大,峰值应也变逐渐增大,冻融循环前 30次岩石发生脆性破坏,冻融循环30次后岩石脆性明显减弱,应变软化阶段明显;冻融循环前 10次,力学特征参数损失率增长较快,之后明显减缓;冻融循环 30次之后,峰值强度损失率为 47.27%,弹性模量损失率为 60.35%;其中力学特征参数损失率与冻融循环次数成一次线性增长,在建立的力学性能劣化模型中,冻融后岩石力学性能占比成指数递减,利用冻融环境下岩石的孔隙特征,可准确预测岩石在冻融环境作用下的峰值强度和弹性模量;考虑压密阶段的修正统计损伤本构模型与试验曲线拟合度更高,修正理论模型可对冻融受荷岩石力学性能劣化和损伤预测提供借鉴.
关键词：冻融受荷岩石力学统计损伤本构模型
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：重庆市自然科学基金资助项目(cstc2020jcyj-msxmX0676)中煤科工集团重庆研究院有限公司自立资助项目(2023zdyf15)
论文发表日期：2024-05-25
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：8( 84-91 )
英文信息