单轴压缩下岩石能量演化的非线性特性研究_张志镇.caj

单轴压缩下充填节理石灰岩力学特性与能量演化
任青阳;陈斌;孟欣;肖宋强;任小坤
【期刊名称】《地下空间与工程学报》
【年(卷),期】2024(20)1
【摘要】为清晰了解不同充填节理岩体的力学特性和破坏能量演化规律,进行了完整和含充填节理石灰岩试样的单轴压缩试验,分析了不同倾角或夹角充填节理对岩石强度的影响规律和细观接触力分布情况,总结了压缩过程中各充填节理试样的能量演化规律。

结果表明:随单一节理倾角或交叉节理夹角的增大,试样强度和起裂应力均呈“V”形变化,部分交叉节理试样强度略高于单一节理试样强度;交叉节理试样的应力弱化区范围显著大于单一充填节理试样,交叉节理试样应力集中主要在水平节理的两端;单轴压缩下含充填节理试样的能量演化总体可以划分为4个阶段,各试样的峰值输入总能量和弹性能均随节理倾角或夹角的增大呈“V”形变化。

研究成果可为深埋节理围岩稳定性预测及灾害防控提供依据。

【总页数】8页(P91-98)
【作者】任青阳;陈斌;孟欣;肖宋强;任小坤
【作者单位】重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室;重庆交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU45
【相关文献】
1.单轴压缩下节理砂岩能量演化机制倾角效应
2.单轴压缩下非贯通裂隙岩体力学特性及能量演化机制研究
3.单轴压缩下单节理砂岩峰前能量自我抑制演化规律
4.单轴压缩下不同尺寸充填体能量损伤演化特征试验研究
5.单轴压缩下非贯通节理岩体损伤破坏能量演化机制研究
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岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究众所周知,岩石在大多数情况下承受的是压应力而不是拉应力,因此,在岩石力学工程实践中,岩石变形参数和本构关系都来自于压缩试验。

然而,一些研究者的研究成果已经表明,不少岩石的拉伸模量远小于压缩模量。

对于这类岩石,如果继续沿用仅考虑压缩应力状态或者压缩与拉伸模量相同的岩石力学模型和破坏准则,已不能完全满足实际工程的需要。

这种传统做法将给岩石工程设计和计算带来较大误差。

迄今为止,关于压缩、拉伸和劈裂间的变形规律的研究很少。

压缩与拉伸下的岩石本构关系和破坏准则也很不完善,仅停留在简单的“双线弹性”模型。

解决这些矛盾迫切需要进行压缩、拉伸与劈裂下变形特性的深入研究。

本文利用昆明理工大学自行研制的压-拉转换装置,能够在同一试件上实现压缩与拉伸间循环加载。

通过该测试系统,进行了压缩、拉伸和劈裂的单向和循环加载试验,研究了不同加载方向、不同加载路径、不同岩石种类的单轴和劈裂受载变形特性,并从损伤的角度对岩石的破坏形式进行了描述和分析,进一步刻画了单轴受载作用下岩石的性能劣化过程和演变机制,简要揭示了岩石单轴受载破坏的微观机理。

试验结果发现：大红山岩石劈裂试验条件下压缩变形模量ECP和拉伸变形模量ETP 的数值相差不大,A、B两组岩石ECP与ETP平均值之比分别为1.04和1.02。

两组岩石单轴压缩变形模量EC和直接拉伸变形模量ET的数值也大体相当,EC与ET平均值之比分别为1.024和1.044。

重庆砂岩的试验结果则有很大不同。

劈裂试验所获得的压缩变形模量ECP比拉伸变形模量ETP大得多,ECP与ETP之比在1.96至5.88之间,平均值等于3.16。

单轴压缩变形模量EC也远大于直接拉伸变形模量ET,EC与ET平均值之比为3.276。

由此可知,大红山A、B两组岩石劈裂试验所获得的压缩与拉伸变形模量之比,EPC/ETP和压拉循环加载过程中所获得的压缩与拉伸变形模量平均值之比,EC/ET,在数值上相差不大,分别为1.02、0.97,可以认为是相等的。

单轴压缩岩石损伤演化细观机理及其本构模型研究一、本文概述本文旨在深入研究单轴压缩下岩石损伤演化的细观机理，并探讨其对应的本构模型。

通过对岩石在单轴压缩过程中的微观破坏行为进行详细分析，揭示岩石损伤演化的内在机制，进而建立能够准确描述岩石力学行为的本构模型。

这一研究对于理解岩石的力学特性、预测岩石工程的稳定性和优化岩石工程设计具有重要意义。

在概述部分，本文将首先介绍单轴压缩试验的基本原理和方法，以及其在岩石力学研究中的应用。

随后，将概述岩石损伤演化的基本概念和研究现状，包括岩石损伤演化的定义、分类、影响因素等。

在此基础上，本文将提出研究目的和意义，明确研究内容和方法，并简要介绍论文的结构和主要研究成果。

通过本文的研究，我们期望能够深入理解岩石在单轴压缩下的损伤演化过程，揭示其细观机理，并建立相应的本构模型。

这将有助于我们更好地预测和控制岩石工程的稳定性和安全性，为岩石工程的设计、施工和维护提供科学依据。

二、单轴压缩岩石损伤演化细观机理在单轴压缩条件下，岩石的损伤演化细观机理是一个复杂而关键的科学问题。

单轴压缩是指岩石在单一轴向压力下发生的变形和破坏过程，它是岩石力学中最基本也是最重要的试验手段之一。

在这个过程中，岩石内部的微裂纹、微孔洞等损伤会不断演化，最终导致岩石的宏观破坏。

岩石在单轴压缩过程中，由于其内部存在的非均匀性和初始损伤，会导致应力分布的不均匀。

在应力集中区域，微裂纹会首先产生并扩展。

这些微裂纹的扩展方向往往与最大主应力方向一致，形成所谓的“翼裂纹”。

随着应力的增加，微裂纹会不断扩展、连接，形成宏观裂纹，导致岩石的整体强度降低。

岩石的损伤演化过程中还伴随着能量的耗散和释放。

在微裂纹产生和扩展的过程中，会消耗一部分外部输入的能量，并以热能的形式释放出来。

同时，岩石内部的损伤还会导致其弹性模量、泊松比等力学参数的降低，进一步影响岩石的应力-应变关系。

岩石的损伤演化还受到多种因素的影响，如岩石的矿物成分、颗粒大小、孔隙率、温度、压力等。

含裂隙岩石单轴压缩下力学性能及能量演化机制研究
王二博;王志丰;王亚琼
【期刊名称】《高压物理学报》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】为了研究裂隙倾角对岩石力学性能以及破坏过程中能量演化机制的影响,基于颗粒流离散元数值平台,构建了具有不同裂隙倾角的岩石的计算模型,开展了含
不同裂隙倾角岩石的单轴压缩数值试验研究。

结果表明:随着裂隙倾角的增大,裂隙
岩石的峰值强度和弹性模量均呈先减小后增大的“V”形变化趋势;当裂隙倾角较小时,岩石试样主要发生剪切破坏和竖向劈裂破坏,拉剪裂纹数主要呈台阶式增长;裂隙倾角越大,岩石破坏模式将过渡为竖向劈裂和剪切的混合破坏,拉剪裂纹数变化曲线
呈指数增长;随着裂隙倾角的增大,岩石试样的总输入能量和弹性应变能呈先减小后
增大的变化趋势;裂隙角度越大,耗散能上升越快,但试样破坏时的最终耗散能则越低。

裂隙结构的存在对试样在受压破坏时的储能极限均有明显的弱化作用,削弱了岩石
吸收和储存弹性应变能的能力,增强了其在峰值应力处的能量耗散能力。

【总页数】14页(P116-129)
【作者】王二博;王志丰;王亚琼
【作者单位】长安大学公路学院;长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O347.1;TU45
【相关文献】
1.单轴压缩荷载下含黏结面花岗岩能量演化研究
2.单轴压缩下非贯通裂隙岩体力学特性及能量演化机制研究
3.贯通裂隙岩体单轴压缩强度与能量演化机制研究
4.含交叉多裂隙类岩石材料单轴压缩力学性能研究
5.单轴压缩下不同长度单裂隙岩体能量损伤演化机制
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岩质材料非线性流变属性及其力学模型
宋德彰;孙钧
【期刊名称】《同济大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1991(019)004
【摘要】本文在苏联学者S.S.Vyalov对岩质材料非线性流变研究的基础上,进一步改进和完善S.S.Vyalov的研究假设,提出本文所建议并采用的研究岩质材料非线性流变属性的力学模型,并通过对泥岩和砂岩材料分别进行了不同剪应力和轴向压应力条件下的直剪蠕变与单轴压缩蠕变试验,验证了力学模型的正确性。

研究表明:一些岩质材料在各类加载条件下,其粘滞系数值是加载应力大小和加载持续作用时间的非线性函数。

【总页数】7页(P395-401)
【作者】宋德彰;孙钧
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TU521.2
【相关文献】
1.降雨诱发顺层岩质及土质滑坡动态预警力学模型 [J], 亓星;许强;郑光;胡泽铭
2.岩质材料非线性粘塑性蠕变属性的研究 [J], 宋德彰
3.在法向应力影响下岩质材料的非线性粘塑性蠕变属性 [J], 宋德彰
4.反倾层状岩质边坡倾倒破坏力学模型 [J], 张以晨;佴磊;沈世伟;王洁玉
5.块裂结构岩质边坡水力学模型及数值模拟 [J], 赵瑜;李晓红;卢义玉;靳晓光
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单轴压缩条件下裂隙几何特征对岩石力学特性的影响研究周立;李杨;廖超龙;夏文浩;张理
【期刊名称】《采矿技术》
【年(卷),期】2024(24)1
【摘要】为探究裂隙几何特征对岩石单轴压缩力学特性的影响,采用Rhino-Griddle软件建立不同裂隙几何特征的标准岩样模型,并通过FLAC3D软件对单轴压缩条件下裂隙岩体的变形破坏规律进行了模拟研究,探讨了倾角、张开度、数目与岩石单轴力学特性的关联,分析了多裂隙岩样的裂纹扩展规律。

数值计算结果表明:随着裂隙倾角的增加或裂隙张开度的降低,岩样的单轴抗压强度和峰值应变均会有所增加,且裂隙倾角相较于裂隙张开度对岩石的力学性能影响程度更大;裂隙数目对应力-应变曲线的影响在峰后阶段较为明显,随着裂隙数目的增加,岩样的残余强度不断降低,三裂隙岩样的残余强度几乎为0;预制裂隙端部首先萌生裂纹,裂纹不仅向裂隙平行方向沿裂隙扩展,还沿着接近平行于轴向的加载方向向其他裂隙端部扩展,不同预制裂隙裂纹上下完全交汇贯通并与外部裂纹搭接,最终导致岩样完全失去承载能力。

【总页数】6页(P30-35)
【作者】周立;李杨;廖超龙;夏文浩;张理
【作者单位】广西高峰矿业有限责任公司;北京科技大学土木与资源工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TU4
【相关文献】
1.单轴压缩条件下岩石细观力学参数特性数值研究
2.单轴压缩条件下预制单裂隙类岩石的力学和变形特性研究
3.单轴压缩作用下单裂隙类岩石的力学特性分析
4.裂隙网络对岩体试件单轴压缩力学特性影响研究
5.单轴压缩条件下含双圆孔类岩石试样力学特性的细观研究
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单轴压缩过程中岩石变形破坏机理摘要：岩石是地球表层的主要构成物质，其变形破坏机理是地质学、地球物理学、岩土力学等领域研究的重要内容之一。

本文主要围绕单轴压缩过程中岩石的变形和破坏机理进行探讨，从微观和宏观层面分析了岩石变形破坏的机理，对于加深对岩石力学性质的认识和岩体工程设计具有一定的指导意义。

关键词：单轴压缩；岩石变形；岩石破坏；机理一、引言岩石是地球表层的主要构成物质，其地质力学性质对于地质灾害防治、矿产资源勘探和开采、地下工程建设等具有重要意义。

岩石的变形和破坏是岩石力学研究的核心内容之一，而单轴压缩实验是岩石力学中最基本、最重要的实验之一，能够模拟岩石在地球内部受到的单向应力，揭示岩石的变形和破坏机理。

本文将围绕单轴压缩过程中岩石的变形和破坏机理进行探讨，从微观和宏观层面分析了岩石变形破坏的机理，对于加深对岩石力学性质的认识和岩体工程设计具有一定的指导意义。

二、单轴压缩实验概述单轴压缩实验是岩石力学中最基本、最重要的实验之一，其主要原理是使岩石试样在一个方向上受到单向压缩应力，从而模拟岩石在地球内部受到的单向应力。

实验中通常采用圆柱形或立方体的岩石试样，通过加压机施加压力，测量岩石试样的应变和应力变化，从而研究岩石的变形和破坏机理。

三、岩石变形机理岩石的变形是指岩石在受到外力作用下发生的形状和大小的变化，包括弹性变形和塑性变形两种形式。

岩石的破坏是指岩石在受到外力作用下失去原有的力学性质和稳定性，出现破裂和破碎的现象。

1. 岩石的弹性变形岩石的弹性变形是指岩石在受到外力作用下，能够在一定范围内恢复原有的形状和大小的变化。

在单轴压缩实验中，当岩石试样受到一定的压力时，岩石试样会发生弹性变形。

当压力撤离时，岩石试样会恢复原有的形状和大小。

2. 岩石的塑性变形岩石的塑性变形是指岩石在受到外力作用下，发生不可逆的形状和大小的变化。

在单轴压缩实验中，当岩石试样受到足够大的压力时，岩石试样会发生塑性变形。

单轴压缩荷载下非贯通闭合节理岩体损伤本构模型张力民;张慧;刘红岩【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2016(000)001【摘要】目前损伤力学已被认为是研究节理岩体力学行为的有效工具，但是在目前的节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理几何特征而未考虑节理内摩擦角等力学参数，这显然不能很好地反映节理岩体的力学特征。

为此，拟推导出一个能够综合考虑节理几何及力学参数的损伤变量(张量)，并由此建立单轴压缩荷载下岩体损伤本构模型。

首先，基于断裂力学的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学的损伤应变能释放量相关联的观点，推导出了含非贯通节理岩体的损伤变量计算公式；其次，根据断裂力学理论对单轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究，得出了应力强度因子KⅠ、KⅡ的计算公式；同时考虑多节理间的相互作用给出了单组单排及多排非贯通节理应力强度因子计算公式。

最后，利用该模型对含单条非贯通节理的岩体在单轴压缩荷载作用下的峰值强度及损伤变量进行了分析计算。

结果表明，当节理倾角小于其内摩擦角时，岩体强度与完整岩石相同，岩体损伤为零，而后随着节理倾角增加，岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线，当节理倾角约为60°时，岩体损伤最大，强度最低。

随着节理长度增加，岩体损伤增加，而随着节理内摩擦角的增加，岩体损伤则减小。

【总页数】6页(P79-84)【作者】张力民;张慧;刘红岩【作者单位】北京科技大学土木工程与环境学院，北京 100083; 河北承德钢铁公司，河北承德 067000;黄淮学院建筑工程学院，河南驻马店 463000;中国地质大学北京工程技术学院，北京 100083; 西藏大学工学院，西藏拉萨 850000【正文语种】中文【中图分类】TU452【相关文献】1.单轴压缩下断续节理岩体动态损伤本构模型 [J], 刘红岩;李俊峰;裴小龙2.基于TCK模型的非贯通节理岩体动态损伤本构模型 [J], 刘红岩;杨艳;李俊峰;张力民3.考虑非贯通节理损伤演化岩体复合本构模型 [J], 李列列;肖明砾;卓莉;袁泉;何江达4.单轴压缩荷载下煤岩的弹脆性损伤本构模型 [J], 代高飞;尹光志;皮文丽5.冲击荷载作用下非贯通节理岩体细观破坏模式研究 [J], 董平;刘婷婷;李新平;丁鹿阳;王刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

单轴压缩情况下软岩的动态力学特性试验研究(1)摘要：本文对软岩(砂浆模拟材料)进行了应变速率范围为10-5到101s-1的动单轴压缩实验。

实验结果表明，试样的抗压强度随应变速率的增加有较明显的增加趋势，增加幅度大于硬岩。

同时，试样的弹性模量以及泊松比随着应变速率的增加均有增加的趋势，但幅度小于强度的增加幅度。

本文还根据不同应变速率下试样破裂面的sem实验结果，初步分析了软岩动态力学特性机理。

关键词：动单轴压缩软岩力学特性mechanical properties of soft rock under dynamic uniaxial compressionabstract: the present paper introduced the experimental study on soft rock (analogized with mortar) under dynamic uniaxial compression at the strain rates from 10-5 to 101 s-1. it is indicated that the compressive strength of the soft rock increase with the increasing strain rate and the rising rates are higher than that of soft rock. the young’s moduli and poisson’s ratio of the soft rock increase with the increasing strain rate, but the rising rates are less than that of compressive strength. in addition, based on the sem results, the mechanism of the strain rate effect of the soft rock is primarily analyzed.key words: dynamic u niaxial compression / soft rock/ mechanical properties一、前言岩石材料在动载荷作用下的力学特性是研究爆炸以及地震载荷在岩石结构中传播与衰减规律的基本参数。

单轴压缩下岩石尺寸效应声发射特性数值模拟齐荣庆【摘要】采用RFPA2D软件对6组不同高径比的岩石试样进行单轴压缩下的数值模拟，研究了尺寸效应对岩石强度及其破坏过程中声发射特性的影响，指出岩石的破坏过程大致可以分为五个阶段。

%This paper used the RFPA2D software made numerical simulation under single axial compression to rock sample with 6 groups of differ-ent high diameter ratio,researched the influence of size effect to rock strength and its acoustic emission characteristics in failure process,pointed out that the rock failure process could be divided into five stages.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P75-76,77)【关键词】尺寸效应;岩石;高径比;声发射;数值模拟【作者】齐荣庆【作者单位】西南林业大学土木工程学院，云南昆明 650224【正文语种】中文【中图分类】TU458岩石强度作为岩石材料的一个重要力学参数，对岩土结构工程的安全、稳定起到了关键性的作用；但由于岩石材料的不均匀性，岩石便存在尺寸效应，即岩石试样的强度和变形性能会随着试样高度的改变而表现出力学性能的差异，使通过室内试验得到的特定尺寸的强度在实际工程中的应用受到限制。

自从Weibull[1]第一次提出岩石材料强度具有尺寸效应之后，国内外学者便致力于研究岩石材料尺寸效应产生的原因及机理，文献[2]表明岩石强度与试样尺寸无关；文献[3][4]指出岩石材料强度的长度效应是由于断面摩擦效应作用造成岩样内部应力非均匀分布引起的。

专利名称：一种岩石单轴压缩试验装置
专利类型：实用新型专利
发明人：朱珍德,周耀珺,张聪,吴楠,孙赑,田源,罗志华申请号：CN201720928364.5
申请日：20170727
公开号：CN207114300U
公开日：
20180316
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种岩石单轴压缩试验装置，包括底座，底座上设有若干根立柱，在立柱上安装有固定台，在固定台上安装有压头，在压头上安装有振动发生器，振动发生器与激振头连接，在底座上安装有液压千斤顶，在液压千斤顶与激振头之间安装有试样，试样上安装有应变片，应变片与应变显示装置连接，液压伺服系统与垂直液压缸连接。

本实用新型装置简单可操作性强，集应力、微波、振动耦合于一体，多因素作用于岩石，并且对其进行全过程数据采集、数据分析和变形可视化输入输出，从而测定不同微波下变形、应变、岩石强度、弹性模量、泊松比等参数，并测定岩石在载荷作用下所出现的其他特征现象。

申请人：河海大学
地址：210000 江苏省南京市鼓楼区西康路一号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：李晓静
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第51卷第7期2020年7月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.7Jul.2020单轴压缩下节理砂岩能量演化机制倾角效应王桂林1,2，文兴祥1,2，张亮1,2(1.重庆大学土木工程学院，重庆，400045；2.库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心，重庆，400045)摘要：基于室内单轴试验和岩石能量理论，研究单轴压缩下不同倾角节理砂岩能量演化机制，分析节理砂岩峰值点各能量指标和峰前、峰后能量突变幅度的倾角效应。

研究结果表明：根据节理砂岩的各能量占比和能量曲线斜率的变化规律，可将节理砂岩能量演化过程划分为初始压密耗能段、峰前线性储能段、峰前能量跳跃积聚段、峰前加速耗能段和峰后能量突散段；节理砂岩峰值点处总应变能和弹性应变能随节理倾角增大均呈不对称“U ”型演化特征，岩体受能量驱动而发生变形破坏的难易程度呈难—易—难变化趋势；节理砂岩峰前能量突变幅度随倾角增大呈不对称“倒V ”型变化趋势，缓倾角节理砂岩峰前突变损伤程度强于陡倾角节理砂岩；节理砂岩峰后能量突变幅度随倾角增大呈不对称“V ”型分布，峰后裂崩程度先减小后增大，倾角为45°的节理砂岩峰后裂崩程度最小。

关键词：单轴试验；节理砂岩；能量演化；倾角效应；能量突变幅度中图分类号：TU45文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）07-1913-11Dip effect of energy evolution mechanism of jointed sandstoneunder uniaxial compressionWANG Guilin 1,2,WEN Xingxiang 1,2,ZHANG Liang 1,2(1.School of Civil Engineering,Chongqing University,Chongqing 400045China;2.National Joint Engineering Research Center of Geohazards Prevention in the Reservoir Areas,Chongqing 400045,China)Abstract:Based on the indoor uniaxial test and rock energy theory,the energy evolution mechanism of jointed sandstone with different dip angles under uniaxial compression was studied,and the dip effect of the ddifferent energy indicators at the peak point and the energy mutation amplitude at the pre-peak and post-peak were analyzed.The results show that the energy evolution process of the jointed sandstone is divided into initial compaction and energy dissipation stage,linear energy storage stage at pre-peak,energy jump and accumulation stage at pre-peak,energy accelerated dissipation stage at pre-peak and energy suddenly released stage at post-peak according to the variation of the energy proportion and the slope of the energy curve of jointed sandstone.Besides,total strain energy and elastic strain energy at the peak point of jointed sandstone exhibit asymmetrical "U"typeDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.07.017收稿日期：2019−09−02；修回日期：2019−11−24基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51978106)(Project(51978106)supported by the National Natural ScienceFoundation of China)通信作者：王桂林，博士，教授，博士生导师，从事岩土工程研究；E-mail:***********.cn第51卷中南大学学报(自然科学版)evolution characteristics with the increase of dip angles of joint.The difficult degree of deformation and failure of rock mass driven by energy is difficult—easy—difficult.Moreover,energy mutation amplitude of jointed sandstone is asymmetrical"inverted V"type with the increase of the dip angles of joint at pre-peak.Mutation damage of the gently dip jointed sandstone is stronger than steep dip jointed st but not the least, energy mutation amplitude of jointed sandstone is asymmetrical"V"type with the increase of the dip angles of joint at post-peak.The rupture degree is firstly decreased and then increased at post-peak,and the smallest rupture degree is the45°jointed sandstone at post-peak.Key words:uniaxial test;jointed sandstone;energy evolution;dip effect;energy mutation amplitude由热力学理论可知，能量变化是驱动自然界各种物质发生状态改变的根本动力因素。

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单轴压缩下页岩力学特性的各向异性试验研究张永泽;刘俊新;冒海军;霍亮;侯振坤【摘要】为了研究页岩的物理力学特征及其各向异性,为掌握页岩气开采过程中水力压裂网状裂隙的扩展规律提供技术参数,开展了龙马溪组页岩的电镜扫描和单轴压缩试验,分析了基于不同层理面页岩的微观结构、力学参数、破坏特征等各向异性.结果显示:页岩的各向异性是其固有特征,且该特征决定了页岩的力学性质、破坏模式均表现出各向异性.当取芯方向与层理面夹角θ=0°时,破坏模式为张拉破坏;当θ=22.5°时,为沿着层理面的剪切破坏和平行于轴向方向的张拉破坏;当θ=45°时,为沿着层理面的单一剪切破坏;当θ=67.5°时,为沿着层理和贯穿层理的复杂剪切破坏;当θ=90°时,为贯穿层理面的张拉破坏.页岩的纵波波速、弹性模量、单轴抗压强度以及泊松比也都表现出一定的各向异性.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】5页(P33-37)【关键词】页岩;层理面;破坏模式;力学性能;各向异性【作者】张永泽;刘俊新;冒海军;霍亮;侯振坤【作者单位】西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;西南科技大学土木工程与建筑学院,四川绵阳621010;中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉430071;中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉430071;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400044;重庆大学资源及环境科学学院,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TD315页岩气作为一种非常规能源，储量巨大，有广阔的开采前景。

美国能源信息署(EIA)评估数据显示:当前全球拥有页岩气资源187 ×1012m3，其中我国页岩气技术可采储量为36.08 ×1012m3，位居世界第一。

因此，加快对页岩气开采技术的研究具有十分重要的工程意义，然而页岩是沉积岩，具有明显的层理结构特征，表现出明显的各向异性特征，这些特征对水力压裂优化问题和井壁失稳问题具有较大影响［1］。

文章编号:1005-2712(2000)04-0001-03单轴压力作用下岩石损伤演化特征研究刘冬梅1,龚永胜1,谢锦平2(1.南方冶金学院,江西赣州341000;2.赣南师范学院,江西赣州341000)摘要:采用显微观测法和双曝光全息干涉法研究了单轴压力作用下岩石损伤特征,得出了变质砂岩变形与损伤演化的关系。

岩石损伤演化实际上是微裂纹扩展区的演化即岩石中微孔隙、微裂纹成核和扩展的过程,裂纹萌生演化的分形分布受岩石组成、结构以及初始缺陷的影响,裂纹的汇合贯通制约着岩石的损伤状态和非线性变形,单轴受压岩石断裂机制主要是张拉破坏和局部剪切破坏。

关键词:单轴压缩;岩石损伤测量;实验中图分类号:TU451;P584文献标识码:A收稿日期:2000-08-15基金项目:江西省自然基金资助项目(975008)作者简介:刘冬梅(1965-),女,江西宁都人,南方冶金学院建工系副教授,从事土木及岩土工程教学研究工作。

0前言近年来,损伤力学已发展成为固体力学的一个新的分支,在复合材料科学、岩土工程等领域得到应用和发展,并形成岩石力学新的研究热点。

人们将材料与结构中微孔隙、微裂纹等微观缺陷的出现和扩展而引起的力学性质逐步劣化称为损伤112。

岩石是一种具有初始损伤的各向异性介质,岩石损伤主要是岩石中微孔隙、微裂纹的萌生和扩展所致。

从连续介质力学的观点而言,岩石损伤是微细结构状态的一种不可逆的演化过程122。

实践证明,岩石宏观断裂破坏与其内部微裂纹的发育聚集即损伤积累有着密切的联系。

因此,研究受荷岩石细观损伤演化特征,对分析岩石断裂失效先兆、评价工程岩体的稳定性具有重要意义。

1岩石细观损伤测量的实验材料的损伤测量分为直接测试和间接测试112。

直接测试法是用金相学等观测方法直接测试材料中各种微细观缺陷的分布特征。

在实验中,用15t 单轴压力机对岩石分别施加不同载荷值,然后借助配制有摄影记录仪的XJQ-04金相显微镜(其最大倍率为1000倍)以及160X 双目体视显微镜直接观测岩石微缺陷孕育和分布;岩石试样选用尺寸分别为13mm @36mm @40mm 、16m m @37mm @40m m 的花岗岩和变质砂岩,受压截面分别为13m m @36mm 、16mm @37m m,岩石表面经过抛光处理。

单轴压缩作用下单裂隙类岩石的力学特性分析随着经济的快速发展，建筑、水利和能源等领域的工程建设越来越多。

岩石作为地球的主要构成部分，其力学特性对工程施工和安全性具有极其重要的影响。

因此，深入研究岩石的力学特性是非常有必要的。

一般情况下，岩石是由众多石粒组成的。

而单裂隙岩石则是在岩石内部形成裂隙，这些裂隙会导致单裂隙岩石的力学性能与普通岩石有所不同。

本文将结合实验结果，分析单轴压缩作用下单裂隙类岩石的力学特性。

一、实验方法本次实验所选取的样品为单裂隙类岩石，实验设备采用万能材料试验机。

首先，采用裂隙厚度计测定岩石内部裂隙的厚度，然后将样品放入万能材料试验机中，以单轴压缩的方式进行实验。

实验过程中，记录岩石的应力-应变关系曲线，并用户分析单裂隙岩石的力学特性。

二、实验结果根据实验过程的记录，单裂隙类岩石的应力-应变曲线如图1所示。

（插入图1：单裂隙类岩石的应力-应变曲线）由于岩石内部存在着裂隙，因此在应力达到一定水平后就会发生破坏。

根据应力-应变曲线，可以获得单裂隙类岩石的最大应力、极限应变等参数。

相比于普通岩石，单裂隙类岩石存在明显的应力集中现象，且破坏强度明显低于普通岩石。

三、分析与讨论1.单裂隙类岩石的应力集中性实验结果表明，单裂隙类岩石存在显著的应力集中现象，这是由于岩石的内部裂隙导致应力分布不均所致。

因此，在实际工程应用中，需要特别注意单裂隙类岩石的裂隙情况，避免出现崩塌等安全事故。

2.单裂隙类岩石的破坏形式与普通岩石相比，单裂隙类岩石的极限应变较小，且破坏形式有明显的裂纹扩展。

由于裂隙的存在，裂纹扩展速度加快，导致破坏更加突然和剧烈，需要采取特殊的工程防护措施。

3.单裂隙类岩石的裂隙密度对力学性能的影响实验结果表明，裂隙密度对单裂隙类岩石的力学性能有着显著的影响。

当裂隙密度越大，岩石的破坏强度越低，而裂纹扩展速度则变得越快。

因此，在实际工程应用中，需要进行详细的岩石裂隙分析，以确定裂隙密度，并采取相应的工程措施。

岩石单轴压缩变形试验小朋友们，你们知道吗？有一种超级有趣的实验叫做岩石单轴压缩变形试验！今天，就让我来给大家讲讲这个神奇的实验吧！首先呢，咱们得先弄清楚什么是岩石单轴压缩变形试验。

简单来说，就是看看岩石在受到一个方向的压力时，会发生什么样的变化。

那做这个实验都需要准备些啥呢？那可多啦！我们需要一些不同种类的岩石，就像花岗岩呀、石灰岩呀、砂岩呀等等。

还要有一个大大的、厉害的压力机，这个压力机可以给岩石施加压力哦。

还有测量工具，比如尺子、卡尺，用来测量岩石的各种变化。

准备好东西，咱们就可以开始实验啦！第一步，先把选好的岩石小心地放在压力机的平台上，一定要放得稳稳的，不然实验可就不准啦。

然后呢，启动压力机，慢慢地给岩石施加压力。

这时候，咱们就得瞪大眼睛，仔细观察岩石的变化啦。

有的岩石一开始还挺坚强的，但是压力越来越大，它就开始出现小裂缝啦。

有的岩石呢，可能一下子就被压碎了，碎成了好多小块。

在施加压力的过程中，我们还要不停地用测量工具去测量岩石的长度、宽度、高度的变化。

比如说，原本一块长长的岩石，可能被压得变短了；原本宽宽的岩石，可能被压得窄了。

这些变化可都是很重要的数据哦。

小朋友们，你们猜猜为什么要做这个实验呀？其实呀，这个实验用处可大啦！地质学家们通过这个实验，可以知道不同地方的岩石有多结实，这样在建造大楼、修桥、挖隧道的时候，就能选择合适的地方，用合适的方法，保证工程的安全。

而且，通过这个实验，还能帮助科学家们了解地球内部的情况呢。

因为地球里面也有很多岩石呀，知道了岩石在压力下的变化，就能更好地研究地球的结构和运动啦。

还有哦，这个实验也能让我们学到很多知识。

比如说，我们能知道哪种岩石更抗压，哪种岩石比较脆弱。

这就好像我们了解了每个小朋友的优点和缺点一样。

在做实验的时候，也会遇到一些小麻烦呢。

有时候岩石放得不正，压力施加得不均匀，实验结果就不准确啦。

还有的时候，测量工具没有用对，数据也会出错。

不过没关系，只要我们认真仔细，多做几次，就能做得越来越好。