应变速率和尺寸效应对岩石能量积聚与耗散影响的试验
孟庆彬1
韩立军2
浦海2
文圣勇2
李昊2
李浩2
1.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221116;山东省土木工程防灾减灾重点实验室(山东科技大学),山东青岛2665902.中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州,221116
摘要：岩石的变形破坏过程是能量积聚与耗散的过程,岩石变形破坏是能量驱动的结果.基于不同尺寸与应变速率下的岩石单轴压缩试验,计算了不同尺寸与应变速率下岩样吸收的总能量、弹性应变能及耗散能,研究了能量积聚与耗散的演化规律,分析了在岩样变形破坏不同阶段的能量分配规律,并从能量角度分析了岩样破裂失稳的原因.研究表明:在单轴压缩试验时,岩样变形各阶段的能量特征有所差异,岩样吸收的总能量U0与耗散能Ud曲线呈非线性增加趋势,弹性应变能Ue曲线呈先增加后减小的趋势.岩样的能量与其高径比呈负相关的关系,两者呈幂函数关系;而与应变速率呈正相关,两者呈对数关系.岩石高径比越小或应变速率越大,岩石强度越高,单位体积岩样所吸收的能量也越高,造成岩样的破碎程度越大.在压密与弹性阶段,基本上将吸收的能量全部转化为弹性应变能储存于岩样内,弹性应变能是能量分配的主体.在塑性阶段,虽然弹性应变能的数值增大,但其所占比率有所下降;而耗散能比率有所增加,耗散能逐渐成为能量分配的主体.在峰后破坏阶段,弹性应变能瞬间释放,岩样吸收的能量几乎全部转化为耗散能,被裂隙面滑移摩擦而耗散掉,在峰后破坏阶段耗散能是能量分配的主体.
关键词：岩石力学应变速率尺寸效应能量演化弹性应变能耗散能
分类号：TD315.1(矿山压力与支护)TU458.3(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家自然科学基金(51322401)中国博士后科学基金(2014M551700)实验室开放基金(CDPM2014KF03)
论文发表日期：2015-01-01
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）
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