不同加载速率下砂岩的单轴压缩试验力学特性及能量演化规律

摘要

从能量的角度出发,通过单轴压缩试验和单轴分级加卸载试验分析了砂岩在破坏过程中能量积聚和耗散的特点,并定量分析了弹性能和耗散能之间的关系。研究结果表明:(1)不同试验条件下,砂岩试样经历了压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段4个阶段,随着加载速率的增加,弹性模量和峰值强度呈现增加的趋势;(2)砂岩试样在各个阶段内存在弹性能和耗散能,整体随着加载速率的增加呈非线性正相关关系,弹性能和耗散能相互抑制的阈值为20 MPa,20 MPa之前,弹性能对耗散能抑制作用明显,20 MPa之后,耗散能对弹性能抑制作用显著;(3)单轴分级加卸载试验下,试样因疲劳损伤和裂纹界面摩擦而产生的塑性变形对弹性能无影响,表现为加卸载曲线的逐渐右移,吻合单轴压缩试验对应弹性能,同时也证明了本研究方法的合理性。