单轴压缩下层理砂岩力学响应与能量耗散规律研究
刘文杰
煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 400039;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039
摘要：在单轴压缩条件下,层理砂岩的强度、变形及能量演化规律不仅取决于砂岩基质的固有属性,更受层理倾角、层理面胶结强度及分布密度等因素的控制,呈现出强烈的各向异性特征.目前对于层理砂岩在单轴压缩过程中的力学性能及能量耗散规律的系统研究仅关注单一角度或单一能量参数,缺乏对不同层理倾角下能量参数与力学参数、破坏类型与特征的协同分析.针对上述问题,以层理砂岩为研究对象,通过单轴压缩试验,系统测试0,30,45,60,90° 5种层理倾角下层理砂岩的应力-应变曲线,分析其力学性能(峰值强度、弹性模量、泊松比等),观察主导破坏类型与特征,并结合能量守恒原理计算输入能、弹性能及耗散能的演化规律.研究结果表明:①层理倾角显著影响砂岩力学性能,峰值强度和弹性模量随层理倾角呈"U型"变化,45°时最低,90°时最高.泊松比呈单峰规律,45°时达最大值,为0.32.峰值应变则表现为45°时最大,90°时最小.②破坏类型与特征随层理倾角呈现"穿层破坏→沿层剪切+局部穿层→沿层剪切滑移"的转变,0°和90°以穿层脆性破坏为主,45°和60°以沿层剪切塑性破坏为主.③输入能、弹性能及耗散能均受层理倾角调控,0°和90°试件弹性能占比高,破坏时集中释放.30～60°试件耗散能占比更高,呈持续增长趋势.
关键词：层理砂岩层理倾角层理面胶结强度砂岩力学性能单轴压缩主导破坏类型与特征
分类号：TD315(矿山压力与支护)
资助基金：重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0577)中煤科工集团重庆研究院有限公司院自立重点研发科研项目(2025ZDYF09)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 157-166 )
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