冻融循环条件下砂岩动态拉伸力学特性试验研究

TD315; 我国西部地区受冻融循环作用的影响较大,岩石在经历冻融循环作用后其内部温度应力造成岩石结构性损伤,岩石物理力学性质产生显著的变化,进而会影响岩石工程的安全性和可靠性.为研究冻融循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,选用新疆典型寒冻地区砂岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同冻融循环次数(0、5、10、15、20和25次)后的试样进行动态巴西圆盘试验;并利用SEM电镜扫描和高速摄像机分析冻融循环对试样宏细观破碎特征的影响,在此基础上对冻融循环作用机制进行讨论.结果表明:冻融循环对砂岩动态抗拉强度有很大影响,冻融循环后试样结构损伤,力学性能劣化.随着冻融循环次数的增加,试样...

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Published in煤炭科学技术 Vol. 50; no. 8; pp. 60 - 67
Main Authors 刘德俊, 浦海, 沙子恒, 许军策
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国矿业大学 力学与土木工程学院,江苏 徐州 2211161%中国矿业大学 力学与土木工程学院,江苏 徐州 2211161 01.08.2022
新疆工程学院 矿业工程与地质学院,新疆 乌鲁木齐 830091
Subjects
冻融循环
宏细观破碎特征
应变率效应
岩石力学
动态拉伸
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ISSN0253-2336
DOI10.13199/j.cnki.cst.2020-1113

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Summary:TD315; 我国西部地区受冻融循环作用的影响较大,岩石在经历冻融循环作用后其内部温度应力造成岩石结构性损伤,岩石物理力学性质产生显著的变化,进而会影响岩石工程的安全性和可靠性.为研究冻融循环对岩石动态拉伸力学性能的影响,选用新疆典型寒冻地区砂岩,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对不同冻融循环次数(0、5、10、15、20和25次)后的试样进行动态巴西圆盘试验;并利用SEM电镜扫描和高速摄像机分析冻融循环对试样宏细观破碎特征的影响,在此基础上对冻融循环作用机制进行讨论.结果表明:冻融循环对砂岩动态抗拉强度有很大影响,冻融循环后试样结构损伤,力学性能劣化.随着冻融循环次数的增加,试样结构损伤和力学性能劣化加剧.动态抗拉强度随冻融循环次数的增加逐渐降低,循环25次之后,降低幅度约为50％.同一冻融循环次数下,动态抗拉强度具有明显的应变率增强效应.不同冻融循环次数后砂岩破碎特征差异明显,低应变率和高应变率下分别出现剥落式破坏和颗粒状粉碎破坏.从微观角度,冻融循环主要对岩石矿物颗粒、胶结物质、孔隙面积产生影响,削弱了岩石颗粒间的黏结力,同时在岩石内部产生不同形式的断裂裂纹;冻融循环作用产生的冻胀力与孔隙间水压力导致岩石内部出现损伤,使得宏观上表现出强度的下降.
ISSN:0253-2336
DOI:10.13199/j.cnki.cst.2020-1113