岩石在不同应力幅值下受低频循环扰动的力学特性试验

刘涛^1,2，杨鹏^1,2,3，吕文生^1,2，杜坤⁴

1. 北京科技大学土木与资源工程学院2. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室3. 北京市信息服务工程重点实验室4. 中南大学高等研究中心

摘 要：设计3种不同类型的岩石在不同应力幅值下的循环扰动试验。试验结果表明:当扰动应力幅值较小时,岩石在循环加载下出现弹性模量强化效应,不同类型的岩石弹性模量强化程度不同;循环动力扰动加载试验存在应力上限门槛值,只有大于应力上限门槛值,试样才会发生破坏;扰动应力幅值对岩石的破坏影响显著,在高应力幅值下,循环次数迅速减少;在低应力幅值下,试件破坏形态为剪切破坏,在高应力幅值下,破坏形态复杂,出现板裂化破坏和碎块弹射。建立了循环扰动作用下的应变损伤模型,通过分析不同应力幅值下损伤变量的变化规律,得出如下结论:岩石损伤可划分为迅速增长阶段、平稳发展阶段、快速增大阶段,且随着扰动应力幅值的增加,平稳发展阶段的循环数显著减少;当应力幅值提高,损伤变量变化率显著提高,应变迅速增加,岩石破坏。

关键词：循环扰动;高应力;应力幅值;损伤模型;