【摘 要】
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岩石在荷载作用下的变形破坏实质是能量驱动的渐进损伤演化过程,是裂纹闭合、发育、扩展和贯通的综合表现.从能量耗散角度分析岩石破坏机制能更好地认识其破坏的复杂过程.为探究北山深部花岗岩破裂过程中的强度参数演化和能量耗散规律,对北山预选区深度为550～560 m的花岗岩开展常规三轴力学特性试验和声发射特征试验.基于不同围压下的应力-应变曲线和声发射特征,以归零化后的裂隙体积应变(εcvmax-εcv)为损伤变量,建立北山深部花岗岩黏聚力、内摩擦角和岩石性质参数随损伤变量变化的演化模型,并从能量角度构建花岗岩破裂
【机 构】
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东南大学交通学院,江苏南京211189;解放军陆军工程大学野战工程学院,江苏南京210007;中国建筑科学研究院有限公司,北京100013;同济大学交通运输学院,上海200092
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岩石在荷载作用下的变形破坏实质是能量驱动的渐进损伤演化过程,是裂纹闭合、发育、扩展和贯通的综合表现.从能量耗散角度分析岩石破坏机制能更好地认识其破坏的复杂过程.为探究北山深部花岗岩破裂过程中的强度参数演化和能量耗散规律,对北山预选区深度为550～560 m的花岗岩开展常规三轴力学特性试验和声发射特征试验.基于不同围压下的应力-应变曲线和声发射特征,以归零化后的裂隙体积应变(εcvmax-εcv)为损伤变量,建立北山深部花岗岩黏聚力、内摩擦角和岩石性质参数随损伤变量变化的演化模型,并从能量角度构建花岗岩破裂过程中的能量耗散围压效应方程.研究结果表明:(1)应力-应变峰前曲线大致分为裂隙压密阶段、弹性变形阶段、裂隙稳定扩展阶段和裂隙非稳定扩展阶段,各阶段分界点的特征应力与围压大致呈线性关系;(2)Mohr-Coulomb强度准则参数c,ψ和Hoek-Brown强度准则参数mi随损伤变量εvmax-ε:的增加先快速增长后缓慢降低最终趋于稳定;(3)岩石压缩过程中的声发射振铃计数率与能量累计数具有良好的对应关系,振铃计数率高频段伴随能量累计数阶跃增长,能量累计数曲线可分为初始平稳段、第一次快速增长段、平缓增长段、第二次快速增长段和稳定段5个阶段;(4)弹性应变能各特征值随围压的增大逐渐增大,耗散能各特征值随着围压的增大先平稳变化然后阶跃式增长最终趋于稳定.
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