摘要:
为探究不同加载速率下青砂岩抗拉特征及能量耗散规律, 结合室内试验与细观参数标定, 建立青砂岩宏观–细观力学响应关系, 采用颗粒流程序研究青砂岩在不同加载速率下的力学特性、破裂特征、裂纹扩展与能量耗散规律, 得到如下结果。1) 以加载速率0.1 m/s为分界点, 青砂岩径向最大应力–应变呈现先缓慢、后快速增加的趋势, 破裂后形成的微元体按照巴西劈裂方式再次加速破裂。2) 加载速率小于0.1 m/s时, 青砂岩拉伸裂纹呈现小幅度波动趋势, 未出现剪切裂纹; 加载速率大于0.1 m/s时, 拉伸裂纹快速增加, 剪切裂纹开始出现, 但数量较少。裂纹扩展方向与加载方向垂直或呈一定的角度, 水平方向上相对较少。裂纹扩展时间与加载速率负相关, 加载速率为0.1~1 m/s时, 裂纹扩展时间基本上趋于稳定(1.757~0.951 μs)。3) 加载速率小于0.1 m/s时, 除动能波动较大外, 其余耗散能量基本上呈现小幅度波动的趋势, 加载速率大于0.1 m/s时, 耗散能量均快速增加。能量损失(动能)占主要部分, 用于裂纹扩展的能量(阻尼能与摩擦能)大于裂纹生成的能量(黏结破坏能)。研究结果在细观层面深入地揭示了岩石破裂特征及能量耗散规律, 亦可为岩石破碎时加载方式的合理选择提供参考。
赵环帅, 潘永泰, 乔鑫, 王星宇, 岳帆凯, 黄嘉诚, 李凯宁, 马壮, 郭彩玲. 不同加载速率下青砂岩抗拉特征及能量耗散规律研究[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2025, 61(5): 839-852.
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Tensile Properties and Energy Consumption Law in Green Sandstone under Different Loading Rates
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