真三轴加卸载岩体各向异性及能量演化机制

摘要：

地下工程开挖过程中围岩处于极其复杂的应力环境中,尤其是在其各向异性的影响下,动力灾害的发生存在隐蔽性.采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对砂岩进行不同主应力方向加卸载试验,研究真三轴不同主应力加卸载条件下高应力岩体力学特性与破坏特征,分析不同主应力加卸载岩体次生各向异性及能量演化机制.结果表明:① 在岩体次生各向异性影响下,σ1(第一主应力)进行循环加卸载过程中, ε2(第二主应变)和 ε3(第三主应变)呈现相反变化, εV(体积应变)先压缩再膨胀,最终表现出膨胀的宏观现象;② 高围压岩体 σ3(第三主应力)卸载时, ε1产生压缩, ε2 和ε3产生膨胀变形,ε2变化量小于ε3 ,卸荷方向变形由线弹性状态转变为弹-塑非线性;③ σ1 和σ3卸载岩体积聚的能量差异较大, σ1卸载是一个能量释放的过程, σ3卸载是一个能量积聚的过程,卸荷方向的能量变化特征决定了其余 2个诱发方向的能量积聚、释放规律, σ3 卸载岩体的极限储存能量降低,且σ2 (第二主应力)卸荷时随着σ1 的增大加快了岩石的破坏,表明岩体卸载比加载更容易破坏;④ σ3卸荷速度越快,破坏时所释放的能量增加、耗散能降低,卸荷方向岩体能量密度和总积聚能量密度减小.动力事故发生的主要原因是岩体内部能量的积聚释放,岩体次生各向异性对岩体自身极限储存能存在很大影响,研究真三维加卸载次生应力对岩石极限储存能的影响特征为冲击地压防止提供了参考.

关键词：真三轴加卸载、各向异性、能量积聚、释放应变能

所属期刊栏目：48

分类号：TD324(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;安徽省科技重大专项;安徽省省特支计划的领军人才资助项目

在线出版日期：2023-07-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1502-1515