围压条件下岩石的动力学特性
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简述围压对岩石力学性质的影响对岩石进行围压试验是研究和评价其力学性质的一种常用方法。
下面就简要介绍有关内容。
1、围压对岩石密度的影响:当把一定体积的岩石埋在地下时,其上部所受到的周围土体的压力,称为该岩石的“围压”,又称为静压力。
在围压条件下,岩石各物理量将按理想气体状态方程式进行变化,即ρ1、ρ2、σ1、σ2、 Tf和导温系数ρp=1/ρ2( Tf=ΔV/ρ1)。
这里,ΔV表示围压强度,是单位体积岩石承受的围压。
由于围压可以使地下空间中的空气变成液体,所以对于一般结构的岩石,在围压作用下它们都呈液体状态,但这仅仅是一种特殊情况。
而对于裂隙较发育的岩石,即使在一般围压条件下,其围压本身仍不足以维持岩石处于液体状态,但在一定条件下也会使岩石向液体转化,这种现象称为“渗流”。
2、围压对岩石抗压强度的影响:( 1)当岩石处于静水压力作用时,围压对岩石抗压强度的影响取决于围压的大小,当围压P<P_min,岩石内部无孔隙存在时,则岩石的抗压强度不随围压的增加而改变。
当P>P_min时,只要围压P较大,并保持一定的时间,就能促使岩石向围压液体转化,此时,岩石内部的孔隙增多,孔隙内的气体排出形成气孔,直到静水压力增加到某一极限值时,这些气孔才全部破坏。
此时,若围压不再增加,那么岩石的抗压强度将会继续提高。
由此可见,若要保持岩石抗压强度不降低,必须满足两个条件,一是围压P必须大于一定的数值,二是使岩石完全排除孔隙中的气体,同时也使岩石完全破坏掉。
7、对裂隙带渗透性的影响:对于裂隙较发育的岩石,其渗透性能一般比较差,因此,常在地下工程中利用岩石的渗透性来作为一项控制指标,通过施工降水,控制其渗透性。
在地下工程设计时,需要注意地下水的分布情况,首先要考虑围压对岩石力学性质的影响。
根据围压对岩石力学性质的影响,相应地采取减小围压的措施,如在岩石中开凿深井,或者修筑围压较小的巷道等。
例如,在煤层露头附近开凿大断面巷道,可以降低工作面的围压,从而使围压的增加引起孔隙水压力的减少,使岩石变得致密而使围压的增加对其强度影响不大,也可以避免岩石被挤碎而冒落的危险,也有利于减小岩石顶板的压力,这些都对煤矿井下生产的安全十分有利。
[收稿日期]2021-01-22[基金项目]皖江工学院2020年校级科研项目“视频获取与处理在实验测量中的研究与应用”(项目编号:WG21021)。
[作者简介]韩财宝(1984-),男,河北沧州人,讲师,主要研究方向为固体物理、岩石力学。
冻融循环与围压对岩石物理力学性质影响研究韩财宝,朱 婷,王春霞(皖江工学院基础部,安徽马鞍山243000)[摘要]为了深入探究岩石物理力学性质,选取红砂岩作为试验材料,以冻融循环次数、围压作为研究指标,通过设计影响因素测试试验,探究这两项指标对岩石性能的影响。
试验测试结果表明,围压、冻融循环次数两项影响因素对岩石的三轴抗压强度、弹性模量均有较大影响,力学性能变化显著。
[关键词]物理力学性质;围压;冻融循环[中图分类号]O369 [文献标识码]A [文章编号]1671-5330(2021)02-0013-04 近年来,我国加大了西部开发投资力度,逐渐扩大西部资源开采范围。
由于资源开采期间容易受到恶劣天气的影响[1],当地域季节更换时,岩体工程所受影响较大,施工期间经常遇到冻融破坏问题,或者受昼夜循环同样会出现此类问题[2]。
该问题的出现,加大了资源开发难度。
岩石是一种短缺材料,在严寒地区其力学性能容易受到影响[3]。
为了安全且高质量地开发岩石资源,本文将探究不同条件下岩石力学性质,作为资源开发参考依据。
1 试验材料与试验仪器1.1 试验材料与制备试验选取红砂岩作为试验材料,为了尽可能减少其他因素对试验的影响,该研究利用套孔岩芯直接取样。
该项操作以岩层沉积方向作为标准,沿着这个方向取样,从而保证岩石结构不遭受破坏。
经过打磨加工,将取出的试样制作为标准岩样,规格为50mm×100mm。
在开展试验之前,检查试样,剔除表面缺陷较为显著的试件,而后检测试件的纵向波速,从中选取波速相近的试件作为实验材料,共计60个[4]。
经过测试可知试验使用的红砂岩波速大小为1450m/s,饱和密度大小为2.02g/cm3,干密度大小为1.77g/cm3,孔隙率大小为14.32%。
围压条件下岩石的动力学特性一. 岩石力学性能的研究1.国外研究状况在岩石力学与工程领域,国外文献主要集中在岩石静力学和断裂力学方面的研究,以及用SHPB装置对岩石动力学性能的研究,而对在应力环境下岩石的各项力学性能的研究还不多见。
茂木清夫(1980)对岩石在一般三轴压缩下的流动和破坏进行了分析总结,讨论了组合应力状态对各向同性及各向异性岩石的流动和破坏的效应,认为中间主应力的影响不仅在各向异性岩石里是显著的,而且在各向同性岩石里也是同样是显著的。
C.S.Chen(1996)利用巴西测试法研究了各向异性岩石的变形、强度和断裂特性。
B.P.Sibiriakov(2002)针对传统动力学的不足,将材料微裂纹尺寸引入分析模型,对远场应力作用下岩石类物质的超声速和中声速开裂问题进行了研究。
N.Li(2002)对循环荷载下冻结裂隙砂岩动疲劳特性进行了研究。
试验结果显示,裂隙砂岩比完整砂岩疲劳效应明显,冻结作用能减弱试样的疲劳效应和加载速率效应。
S.H.Cho等(2003)对花岗岩和凝灰岩动抗拉强度应变率效应进行了研究,结果表明,两类岩石有动抗拉强度随应变率急速增加,并且认为高应变率条件下动抗拉强度提高是由于相邻微裂纹应力释放而导致扩展裂纹滞止所致。
Muhammad Javid Iqbal (2004)通过对脆性岩石断裂粗糙度的研究,提出了改进的岩石断裂测试方法。
Valentina Rocchi等(2004)研究了火山岩在1000°C高温和30MPa压力下的力学性能。
结果表明,在高温情况下,低压对火山岩强度影响甚微,而应变率是主要的影响因素。
文献研究了花岗岩内部的裂纹构造与其力学性能的关系,包括波速、模量、单轴压缩、拉伸强度和断裂韧性等。
M.H.B.Nasseri等(2006、2007)的研究表明,裂纹密度、微裂纹长度和断裂韧性之间存在很好的相关性。
Yoshikazu等(2009)对在低围压条件下的岩石进行了大尺度三轴压缩试验,分析了剪切强度等力学参数的变化特征。
岩石是地球表面最常见的物质之一,它们由不同的矿物质组成,具有不同的物理和力学特性。
在地质学中,岩石的强度是一个重要的参数,它可以用来描述岩石的抗拉强度、抗压强度等。
本文将重点介绍围压条件下岩石的抗拉强度。
一、什么是围压?在地球的内部,岩石受到地球自身的重力作用,同时还受到地壳板块的挤压作用。
这些作用力会使岩石受到一定的压力,这种压力称为围压。
围压是指岩石受到的来自各个方向的压力,通常用单位面积上的压力来表示。
二、围压对岩石的影响围压对岩石的影响是复杂的,它会影响岩石的物理和力学特性。
一般来说,围压会使岩石变得更加密实,因为压力会使岩石中的孔隙和裂隙被压缩。
这样,岩石的密度会增加,同时岩石的强度也会增加。
但是,如果围压过大,岩石中的裂隙和孔隙会被完全压缩,这会导致岩石的强度下降。
三、围压条件下岩石的抗拉强度在围压条件下,岩石的抗拉强度会受到围压的影响。
当围压增加时,岩石的抗拉强度也会增加。
这是因为围压会使岩石中的孔隙和裂隙被压缩,从而减少了岩石中的缺陷。
这样,岩石的强度就会增加。
但是,当围压过大时,岩石中的孔隙和裂隙会被完全压缩,这会导致岩石的抗拉强度下降。
此外,当围压达到一定程度时,岩石会发生塑性变形,这也会导致岩石的抗拉强度下降。
四、实例分析下面以实例来说明围压条件下岩石的抗拉强度。
在石油勘探中,岩石的抗拉强度是一个重要的参数。
一项研究表明,在围压为10MPa的条件下,砂岩的抗拉强度为3.5MPa,而在围压为30MPa的条件下,砂岩的抗拉强度为6.0MPa。
这说明围压的增加会使岩石的抗拉强度增加。
另外,一项研究表明,在围压为50MPa的条件下,花岗岩的抗拉强度为5.5MPa,而在围压为100MPa的条件下,花岗岩的抗拉强度下降到了3.5MPa。
这说明当围压超过一定程度时,岩石的抗拉强度会下降。
五、结论围压条件下,岩石的抗拉强度受到围压的影响。
当围压增加时,岩石的抗拉强度也会增加。
但是,当围压过大时,岩石的抗拉强度会下降。
基岩力学的岩石围压效应研究岩石围压效应是基岩力学研究中的一个重要方面。
通过研究岩石受到围压时的力学特性,可以对地下工程、地质灾害等进行预测和评估,为工程建设和安全防灾提供重要参考。
本文将对基岩力学的岩石围压效应进行探讨。
1. 岩石围压效应的基本概念岩石围压效应是指在岩石受到围压时,其力学性质发生变化的现象。
当岩石受到围压作用时,其孔隙压力增大,导致岩石的强度、变形特性等发生变化。
围压的大小会直接影响岩石的力学性质,从而对地下工程和地质灾害的稳定性产生重要影响。
2. 岩石围压效应的研究方法为了研究岩石围压效应,研究人员通常采用实验方法和理论方法相结合的方式。
实验方法主要包括三轴压缩实验、围压剪切实验等。
通过对不同围压条件下岩石样本的力学特性进行测试和比较,可以得出岩石围压效应的一些基本规律。
同时,理论分析也是研究岩石围压效应的重要手段,基于弹性力学理论、塑性力学理论等,通过数学模型和计算方法对岩石受围压时的力学特性进行推导和计算。
3. 岩石围压效应对地下工程的影响岩石围压效应对地下工程的安全稳定性有着重要影响。
在地铁隧道、地下矿山等工程建设过程中,岩石围压效应的研究可以预测和评估地下岩体的稳定性,为工程的设计和施工提供参考。
同时,也可以通过合理的支护和加固措施来减小岩石围压效应对地下工程的影响,提高工程的安全性和可靠性。
4. 岩石围压效应对地质灾害的识别和预测地质灾害是岩石围压效应的一个重要应用领域。
例如,地震灾害、滑坡等都与岩石围压效应密切相关。
研究岩石围压效应可以帮助我们了解地下岩体的力学性质,从而对地质灾害进行识别和预测。
通过分析岩石受到围压时的应力变化、破坏机制等,可以提前预警地质灾害的发生,采取相应的防灾减灾措施。
5. 岩石围压效应的应用前景基岩力学的岩石围压效应研究在工程领域具有广阔的应用前景。
随着人们对地下资源的开发和利用不断增加,对基岩力学的研究也越来越重要。
深入研究岩石围压效应,可以为地下工程的设计、地质灾害的防治等提供科学的依据和技术支持,为地下空间的合理开发和利用提供保障。
简述围压对岩石力学性质影响规律矿物的力学性质是指矿物在单向压缩载荷作用下表现出来的强度和变形。
常见的几种力学性质是岩石的抗拉强度、弹性模量、泊松比、密度、坚固性、脆性、粘结性等。
基于围压对岩石力学性质影响规律,结合实例探讨围压对岩石力学性质影响规律。
从而确定影响因素、控制因素、综合因素和各种因素对岩石力学性质影响程度的判断标准,进而采取针对性的措施加以防治。
影响围压对岩石力学性质影响的因素包括:围压的大小、方向和分布状态,地应力的种类及方向,岩体的完整性状态,工程地质条件(地质构造、水文地质条件、不良地质作用),水工建筑物结构[gPARAGRAPH3]及其稳定性、建筑材料的性能等。
由此可知,围压越大、地应力方向与岩体方向越垂直、岩体越完整,岩石越脆弱,岩体越容易发生开裂破坏。
根据围压对岩石力学性质影响规律,可以得到围压对岩石力学性质影响规律:在围压作用下,岩石力学性质改变主要表现为三个阶段,即岩石的塑性流动、屈服强度、峰值强度。
其中: 1)塑性流动阶段,当围压增大时,由于围压和孔隙压之间存在的差异,会使岩石孔隙中原来渗入岩石孔隙中的水以及溶解的盐类随着渗透水一起挤出岩石毛细孔或岩石微裂隙,致使岩石颗粒重新排列、形成半球形空隙。
这种排列方式称为球面排列,形成圆锥形的毛细管压力和孔隙压力,导致了岩石体积的收缩,同时导致了岩石中最大应力达到了有效应力状态,导致岩石的强度提高。
2)屈服强度阶段,当岩石所受的压应力超过某一极限值时,就会发生变形破坏,破坏之后的岩石称为屈服岩石。
3)峰值强度阶段,当岩石受到的压应力增大到使岩石开始产生残余变形时,继续增加应力则将发生岩石的破裂。
这种现象被称为剪胀效应,破裂之后的岩石称为峰值岩石。
围压对岩石力学性质影响规律有:基本性质是岩石的强度、弹性模量、泊松比等;次要性质是岩石的粘结性、脆性等;临界性质是岩石的韧性和延展性等。
围压对岩石力学性质影响规律有:基本性质是岩石的强度、弹性模量、泊松比等;次要性质是岩石的抗拉强度、硬度、吸水率、密度、含水率、酸碱度、氧化铁含量等。
温度-围压耦合作用下岩石断裂机理
温度-围压耦合作用下岩石断裂的机理是指当岩石受到外部应
力作用,同时还受到温度的影响时,岩石内部发生断裂的过程。
温度-围压耦合作用会对岩石的力学性质产生影响,导致岩石
的强度、黏滞性和脆性等发生改变。
在高温和高围压的条件下,岩石的强度通常会减小,黏滞性增加,脆性增强。
这是由于温度的上升会使岩石内部的粘结和结构变化,使岩石更容易发生断裂。
岩石在温度和围压的作用下,会经历以下断裂机制:
1. 脆性断裂:脆性断裂是指在高温-高压条件下的岩石受到外
部应力作用后,出现突然断裂的现象。
这种断裂通常发生在岩石的强度较高的部分,形成裂缝和断层。
2. 塑性变形:低温-高压下的岩石,由于温度较低,无法发生
脆性断裂,而通过塑性变形来承受外部应力。
塑性变形会导致岩石内部发生屈服和流动,形成折叠、滑移等现象。
3. 变质作用:温度-围压耦合作用会引起岩石中的矿物质结构
发生改变,形成新的矿物组成。
这种变质作用会导致岩石的物理性质发生变化,进而影响岩石的断裂机理。
总体而言,温度-围压耦合作用下的岩石断裂机理是一个复杂
的过程,受到多种因素的共同影响。
研究岩石断裂机理对于理解地壳运动和构造演化具有重要意义。
围压条件下岩石的动力学特性一. 岩石力学性能的研究1.国外研究状况在岩石力学与工程领域,国外文献主要集中在岩石静力学和断裂力学方面的研究,以及用SHPB装置对岩石动力学性能的研究,而对在应力环境下岩石的各项力学性能的研究还不多见。
茂木清夫(1980)对岩石在一般三轴压缩下的流动和破坏进行了分析总结,讨论了组合应力状态对各向同性及各向异性岩石的流动和破坏的效应,认为中间主应力的影响不仅在各向异性岩石里是显著的,而且在各向同性岩石里也是同样是显著的。
C.S.Chen(1996)利用巴西测试法研究了各向异性岩石的变形、强度和断裂特性。
B.P.Sibiriakov(2002)针对传统动力学的不足,将材料微裂纹尺寸引入分析模型,对远场应力作用下岩石类物质的超声速和中声速开裂问题进行了研究。
N.Li(2002)对循环荷载下冻结裂隙砂岩动疲劳特性进行了研究。
试验结果显示,裂隙砂岩比完整砂岩疲劳效应明显,冻结作用能减弱试样的疲劳效应和加载速率效应。
S.H.Cho等(2003)对花岗岩和凝灰岩动抗拉强度应变率效应进行了研究,结果表明,两类岩石有动抗拉强度随应变率急速增加,并且认为高应变率条件下动抗拉强度提高是由于相邻微裂纹应力释放而导致扩展裂纹滞止所致。
Muhammad Javid Iqbal (2004)通过对脆性岩石断裂粗糙度的研究,提出了改进的岩石断裂测试方法。
Valentina Rocchi等(2004)研究了火山岩在1000°C高温和30MPa压力下的力学性能。
结果表明,在高温情况下,低压对火山岩强度影响甚微,而应变率是主要的影响因素。
文献研究了花岗岩内部的裂纹构造与其力学性能的关系,包括波速、模量、单轴压缩、拉伸强度和断裂韧性等。
M.H.B.Nasseri等(2006、2007)的研究表明,裂纹密度、微裂纹长度和断裂韧性之间存在很好的相关性。
Yoshikazu等(2009)对在低围压条件下的岩石进行了大尺度三轴压缩试验,分析了剪切强度等力学参数的变化特征。
C.Z.Qi等(2009)提出,在低应变率条件下,岩体的变形与破坏受控于热激活机制,随着应变率的增加,宏观黏性起主导控制作用。
应变率对岩体强度的影响主要受这两种机制的综合作用。
C.O.Aksoy等(2010)运用数值方法对地下工程岩石的变形特征进行了研究。
SHPB试验技术是研究岩石材料冲击力学性能的重要手段。
Bazle A Gama等(2004)批判地回顾了B.Hopkinson,R.M Davies以及H.Kolsky 的经典论述,讨论了一维SHPB理论中假设的有效性和适用性,介绍了SHPB试验的程序,即杆的调试、试件设计、脉冲整形以及数据分析。
K.Xia(2007年、2008年)通过SHPB装置对花岗岩在动态压缩作用下的力学性能和微观结构效应进行了研究。
J.P.Zuo等(2008年)基于断裂力学理论研究了岩石类材料的非线性强度准则。
J.C.Li等(2009年)运用SHPB 装置对裂隙岩石进行了动力试验,研究了应力波在裂隙岩体中的传播规律,结果表明,裂隙宽度和含水量对裂隙岩体的动态应力-应变关系有较大影响。
S.Demirdag等(2010年)运用液压伺服压力试验机和SHPB装置对几种不同岩石进行了试验,研究了孔隙率、密度和硬度对岩石静态和动态力学性能的影响。
2.国内研究状况自20世纪80年代以来,我国岩石力学与工程领域的研究和教育得到蓬勃发展。
岩石力学研究工作得到大量试验数据的支持,不仅解决了若干重大工程的岩石力学问题,而且分析理论和方法皆有所提高。
在若干岩石力学的问题上,我国岩石力学专家提出了独到的见解,受到了国际岩石力学界的重视。
作为一种特殊的天然材料,受成因和地质构造的影响,岩石的组织结构极为不均匀,内部存在大量的天然缺陷,而且这些缺陷的分布完全是随机的,因此可视为一种非均质的多相复合结构。
在受到外界力作用下,弥散在岩石内部原有的微缺陷不断变化,新生微裂纹不断萌生、扩展,最后彼此贯通;随着应力或应变增加,岩石不断产生操作损伤,最终形成宏观裂缝,这将导致岩石最终失稳破坏。
岩石变形破坏过程是能量的复杂转化过程,在岩石应力达到峰值强度前不断吸收外界的能量,而峰值后破坏则是能量不断释放的过程。
也就是说,岩石的变形破坏过程实质上是能量耗散和释放的全过程。
许多学者对岩样的力学性能和破坏过程的能量变化规律进行了试验研究,已取得了有价值的研究成果。
王武林等通过室内大块度岩石球面波爆炸试验,用拉格朗日多点测量和分析方法对实测结果进行了数值计算,获得了大理岩材料在弹塑性区的本构关系。
杨春和(1992年)根据地质材料的基本特性,提出了一种率性相关的内变量本构理论。
该理论反映了地质材料的演变、应变速率、尺寸及其原位原位损伤等因素的影响。
郭少华针对含裂纹岩石压缩断裂的性质进行了试验研究、机理分析和理论模拟,了解并掌握了岩石压缩断裂的主要规律,提出了相应的判据和模拟模型。
左宇军、李夕兵(2005年)采用低周疲劳加载方法,对红砂岩在由INSTRON 电液伺服材料试验机和特制的水平静压加载装置组成的试验机上进行了一维和二维动静组合加载试验,研究了组合加载条件下红砂岩在不同水平静压和不同竖向静压下受不同频率和不同幅值动力扰动作用时的力学响应和破坏特征。
苏承东等(2008年)利用伺服试验机对大理岩岩样在不同围压下轴向压缩屈服之后完全卸载,再对损伤岩样进行单轴压缩试验,研究岩样在不同围压下三轴压缩的塑性变形量、能耗与损伤岩样单轴压缩时的强度、平均模量、能耗特征的变化规律。
谢和平等(2005年)研究了岩石变形破坏过程中能量耗散、能量释放、岩石强度、整体破坏的内在联系,认为岩石的变形破坏过程实际上就是一个从局部耗散到局部破坏最终到整体灾变的过程。
尤明庆和华安增(2002年)研究了试样在三轴加载后保持轴向变形恒定,降低围压破坏的过程中,岩样实际吸收能量与围压的关系。
杨圣奇等(2006年)研究了不同尺度大理岩样单轴压缩变形破坏与能理特征的影响规律,分析了围压对岩样三轴压缩变形破坏与能量的影响规律。
喻勇等(2004年)研究了花岗岩在三点弯曲断裂、劈裂拉伸、三轴压缩及单轴抗压不同加载方式下的能耗特征。
彭瑞东等(2005年)讨论了试验系统弹性储能对岩石变形测量的影响。
杨圣奇(2007年)利用伺服试验机对大理岩进行了常规三轴压缩试验,研究了岩样三轴压缩变形破坏及其能量特征。
结果表明,低围压时岩样内部材料并未均匀化,岩石表现为应变软化特性;而高围压时岩样内部材料强度由低到高逐渐屈服,变形趋于均匀,岩石出现塑性流动特性;岩石峰值应变与围压成正线性关系,岩石残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度;岩石破坏应变能随着围压的增大而增大,且两者成线性关系;岩石全部断裂能随着围压的增加变成正线性增加。
张雪颖等(2009年)利用伺服机对大理岩进行了高围压及高围压高水压岩石的卸荷力学试验,结果表明,大理岩峰前卸荷比峰后卸荷表现出更大的脆性;孔隙水压力加速了岩石的脆性破裂,降低了岩石的强度,在高围压情况下卸荷比低围压卸荷更容易破坏。
岩石对动荷载(工程爆破、地下核爆炸和常规爆炸等)产生的振动所反映出的力学特性、弹性波(应力波、地震波、声波和超声波等)在岩石中的传播特性都属于岩石的动力学特性,反映在研究领域则表现为研究岩石的动力特性,而岩石动力学的产生和发展则提供了一个有力的研究工具。
充分掌握岩石和岩体的动态力学性质和本构关系,是研究岩石爆破机理、应力波传播规律、防护工程设计以及地震工程、岩石基础工程等所必需的重要资料。
对岩石动力特性,人们研究得较多的是材料对加载速率的响应。
文献[44]利用高压动三轴仪,分别以104MPa/s,103MPa/s,10MPa/s三种加载速率对岩样进行了加载试验,获得了破坏强度与加载速率的关系。
信礼田等(1996年)利用一级压缩空气炮进行高速平面撞击试验,分别测量了砂岩、花岗岩和石灰岩试件组成的靶板中的应力脉冲波形,得到了岩石的动态本构关系,了解了岩石在强冲击荷载下的某些力学性质和变形特征。
席道瑛(1995年)、单仁亮(2000年)利用37mm霍普金森压杆装置,分别测试了花岗岩、大理岩和砂岩的单轴冲击本构关系。
高文学(2000年)等人研究了脆性岩石在强冲击荷载下的力学响应特性。
采用一级轻气炮驱动的飞片撞击试验技术,测量大理岩试件组成的靶板中的应力脉冲波形;应用拉氏分析方法探讨岩石在高应变率下的力学性质和变形特征,获得了流场各力学参量和岩石动态本构关系。
李海波、赵坚(2001年)对取自新加坡Bukit Timah地区的岩芯做了动态压缩性试验,验,结果表明,在单轴动荷载作用悄况下岩样呈锥型破坏模式(劈裂破坏和试样端部摩擦效应结合),在三轴情况下岩样呈剪切破坏模式;当应变速率从10-4s-1增加到10s-1,时,花岗岩的抗压强度增加约l5%。
试验结果还表明,花岗岩的弹性模量和泊松比随应变速率的增加没有明显的变化趋势。
赵阳升等(2003年)提出的岩体动力破坏最小能量原理是岩体力学学科重要的科学命题。
谢和平等(2005年)讨论了岩石变形破坏过程中能量耗散、能量释放与岩石强度和整体破坏的内在联系。
肖大武等(2007年)利用有限元计算和量纲分析的方法,分析了在SHPB硬质材料测试中因试件与杆横截面积失配而出现的二维效应,并提出了平面二维效应和凹面二维效应的概念。
分析结果表明.平面二维效应的影响可忽略不计,而凹面二维效应的影晌是最主要的。
研究结果对试件与杆在横截面积失配情况下的SHPB试验有一定的指导意义。
朱珏等(2007年)认为,在SHPB冲击试验中试样断裂前的应力是否达到均匀,是冲击试验是否有效的一个关键。
翟越等(2007年)利用脉冲整形器改进后的分离式SHPB 压杆系统,对新加坡Bukit Timah地区的花岗岩圆柱形试样进行了高应变率下的单轴压缩试验。
采用多裂纹相互作用的动态滑移型裂纹模型定量地分析了在不网应变率下,材料的微裂纹的初始长度、角度、初始裂纹间距以及裂纹面的摩擦因数等微裂纹特征对材料动态强度及破碎的影响.将岩石类材料的宏观动力学特性与其细观微结构联系起来,合理地解释了花岗岩的动态强度及破碎程度的应变率相关性。
张成良(2007年)研究了深部岩体在“三高”环境下的力学特性和开挖卸荷作用下的变形规律。
周小平等(2008年)在考虑深部岩体拉伸破坏的鉴础上.提出了一种新的适用于深部岩体的强度准则.李夕兵等( 2008年) 利用多载荷凿岩机、INSTRON系统、SHPB装置对岩石在不同动静组合加载下的强度特性、破碎规律及吸能效率进行了试验研究。
李夕兵、宫凤强等(2009年)总结了三轴SHPB岩石材料动力学特性的变化规律。
许金余等(2009年、2010年)利用带围压加载装置的SHPB系统对不同岩石的动态力学性能进行了试验研究,分析了在围压条件下岩石的动态力学性能、能量吸收特性以及岩石在冲击荷载循环作用下的疲劳损伤特性。