循环载荷下含水砂岩裂纹演化与损伤特征试验研究

摘要：

基于矿井地下水库岩体频繁受到矿震、采动应力等循环荷载扰动这一工程背景,在实验室条件下开展了不同含水率砂岩单轴及循环加卸载试验,采用数字散斑技术,揭示了不同含水率砂岩裂纹扩展及破坏规律,基于电镜扫描微观分析,获得了循环载荷下不同含水砂岩微观劣化机制.试验结果表明:单轴及循环加卸载条件下,随着含水率增大,砂岩峰值强度均逐渐降低.干燥砂岩峰值轴向应变经历初始变形、等速变形、加速变形和失稳破坏4个阶段,含水砂岩经历初始变形、等速变形和失稳破坏3个阶段;随着含水率的增大,对应阶段内峰值轴向应变逐渐减小.通过变形率分析法验证发现,水对砂岩的变形记忆特性并无影响.单轴循环加卸载条件下,砂岩的破坏模式由干燥时的张拉-劈裂破坏逐渐向拉-剪混合破坏过渡,至饱和状态时呈现单一的剪切破坏.电镜扫描结果表明,随含水率增大,破裂结构面逐渐由光滑结构、浑圆状结构、片状结构向完全破碎结构过渡.随着含水率增大,绝对损伤参数不断增大,从侧面反映水岩耦合损伤的正相关性;累计损伤参数累积速率更快,同一循环周次下,累计损伤参数也更大.

关键词：单轴循环加卸载、含水砂岩、数字散斑、裂纹扩展、损伤特征

所属期刊栏目：43

分类号：TD315(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金;山西省科技重大专项揭榜项目;合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽能源实验室;废弃矿井能源资源精准开发与清洁利用基础研究项目

在线出版日期：2022-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1791-1802