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硬脆性大理岩单轴抗拉强度特性的加载速率效应研究——试验特征与机制

周辉 杨艳霜 肖海斌 张传庆 付亚平 岩石力学与工程学报 2013年第09期

摘要:加载速率效应是岩石材料力学特征的一个重要性质。通过对锦屏Ⅱ级水电站硬脆性大理岩T2b开展单轴抗拉强度特性的加载速率效应试验,获得以下5点试验规律:(1)在巴西圆盘劈裂试验中,岩样的破坏过程基本可以归纳为应力集中区出现、应力集中区扩展、破坏面形成和岩样破坏4个阶段;f21岩样的峰值抗拉强度随着加载速率的提高而呈对数增大;(3)应力峰值对应的平均垂直应变随着加载速率的增大而增大,而平均侧向应变随着加载速率的增大而减小;(41对岩样电镜扫描图进行断口学分析表明,在较低的加载速率(0.000255MPaJs)下,岩样的破坏面中张拉破坏区域(即镜面区)所占的比例较大,剪切破坏区域(即锯齿区)所占的比例较小,且锯齿区分布均匀规则,而在较高的加载速率f2.55MPa/s)下,岩样的断口中镜面区比例较小,锯齿区所占的比例较大,且锯齿区剪切脆断痕迹明显;(51在0.000255MPa/s的加载速率下,岩样一般劈裂成2块,岩石破坏所消耗的能量较小,而在2.55MPa/s的加载速率下,岩样破碎成多块,岩样破坏所消耗的能量较大。本文通过宏细观两方面的分析,并引入断口形貌学的分析方法,揭示了硬脆性岩石力学特性加载速率效应的试验特征和内在机制,为岩石破坏机制研究提供一条新的途径。

关键词:岩石力学加载速率效应抗拉强度巴西劈裂试验电镜扫描

单位:中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室 湖北武汉430071 华能澜沧江水电有限公司 云南昆明650214

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