侧向约束下加载系统刚度对砂岩非稳定破坏模式与能量演化的影响
赵光明1
吴旭坤2
许文松3
刘之喜2
刘崇岩4
张启航2
周俊5
1.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320012.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室,安徽淮南 2320013.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学安全科学与工程学院,安徽淮南 2320014.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南 232001;安徽理工大学煤炭安全精准开采国家地方联合工程研究中心,安徽淮南 2320015.江汉大学精细爆破国家重点实验室,湖北武汉 430056
摘要：为探究加载系统刚度对岩石破坏模式及能量演化规律的影响,利用自主研发的刚性与变刚度试验系统开展双轴压缩试验,分析侧向约束作用下加载系统刚度对岩石峰后非稳态破坏及能量释放规律的作用机制.结果表明:从能量耗散与释放角度来分析岩样与试验机系统之间的相互作用,揭示了加载系统刚度下岩石破坏过程中能量耗散与释放的关系,并将其划分为稳定破坏(Wd＞Wu+We)、临界状态(Wd=Wu+We)及不稳定破裂(Wd＜Wu+We)3种模式;在低刚度条件下,岩样的应力应变曲线表现出显著的应力跌落与起伏,呈现局部非稳态破坏,而在高刚度条件下,岩样的峰后应力缓慢下降,曲线呈台阶状并存在残余阶段;随着加载系统刚度的增大,岩样的最大应变能释放量和最大耗散能均呈非线性减少,而侧向约束力的增加则导致最大应变能释放量和最大耗散能的非线性增加;侧向约束的施加增强了刚度回弹效应,改变了岩石破裂时的能量释放模式,在峰后前期(ΔWpe＞ΔWpd),能量释放较为迅速,峰后中期(ΔWpe＜ΔWpd),能量主要以耗散为主,峰后后期(ΔWpe≈ΔWpd),能量释放和耗散进入稳定阶段.研究结果为理解加载系统刚度对岩石峰后破坏机制及动力灾害防治提供了理论基础,并提出通过侧向约束力、分阶段能量控制和降低岩体储能能力等措施,以改善能量释放模式,增强能量耗散,提升巷道围岩稳定性.
关键词：加载系统刚度侧向约束力能量释放与耗散峰后应力非稳态破坏模式
资助基金：安徽省高校优秀科研创新团队资助项目(2022AH010053)国家重点研发计划(2023YFC2907602)国家自然科学基金(52404068)
论文发表日期：2025-02-28
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：13( 877-889 )
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