岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (5): 1553-1566.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0187CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0187
刘佳奇,张碧川,冯增朝,李学成,郭纪哲
LIU Jia-qi, ZHANG Bi-chuan, FENG Zeng-chao, LI Xue-cheng, GUO Ji-zhe
摘要: 针对深地结构岩石受到扰动应力失稳破坏,导致围岩稳定性降低的问题,开展250 ℃实时高温双轴循环加卸载的花岗岩破坏试验,探究在等幅增加循环加卸载作用下花岗岩的力学损伤破坏、能量演化以及声发射信号特征。结果表明:(1)随着循环加卸载扰动载荷应力水平的提高,花岗岩在不同侧向应力下的弹性模量与不可逆应变均呈上升趋势,在侧向应力为20、40、60、80 MPa时,弹性模量依次增加了7.73、9.07、10.23、9.87 GPa,不可逆应变依次增加了1.2×10−3、0.2×10−3、0.4×10−3以及0.5×10−3。岩样的能量呈现非线性增长趋势,耗散能占比降低,在侧向应力为20、40、60、80 MPa时,耗散能占比依次降低了16.7%、14.8%、13.9%、11.9%,输入的能量多以弹性能的形式存在。(2)花岗岩的峰值强度会随着侧向应力的增大而增大,在侧向应力为20、40、60、80 MPa时,峰值强度依次为230.24、263.81、272.42、297.21 MPa。岩石的弹性模量会相应增大,从14.9 GPa增加到15.8 GPa。不可逆应变会相应减小,从3.3×10−3左右降低到1.4×10−3左右。能量方面,同一加载区间的耗散能占比降低了2.0%~7.5%。(3)声发射信号方面,随着侧向应力的增大,声发射振铃计数大幅减小,出现了29 383、28 467、17 539、9 436次的峰值声发射振铃计数,并且声发射振铃计数出现的频次减少。在同一侧向应力条件下,随着循环加卸载进行,声发射振铃计数会在破坏时出现突增,b 值会先增大后减小,在破坏时达到最低值,最低值通常处于4~7之间。声发射累计能量越来越大,在临近破坏时声发射累计能量增长迅速。研究对深地结构岩石的力学特性与损伤行为有一定的参考意义。
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