干燥和饱水状态下砂质泥岩拉压变形破坏过程能量演化对比研究

作     者：滕腾 王玉明 李召龙 高亚楠 朱笑颜 TENG Teng;WANG Yuming;LI Zhaolong;GAO Yanan;ZHU Xiaoyan

作者机构：中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室安徽淮南232001 

出 版 物：《采矿与安全工程学报》 (Journal of Mining & Safety Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第1期

页      面：174-183页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52004285,52078477) 中央高校基本科研业务费专项项目(2022JCCXXNY06) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK2123) 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室开放基金项目(SKLMRDPC19KF06)。 

主　　题：岩石力学 能量演化 拉/压变形破坏 损伤机制 声发射 

摘      要：岩石的损伤与破裂是能量释放的物理过程,研究岩石变形破坏过程中的能量演化规律对分析岩石破坏机理和预测岩土工程灾害具有重要意义。本文针对岩石的拉伸和压缩2种典型破坏形式,设计开展了巴西劈裂和单轴压缩试验,基于声发射能和变形归一化处理,量化了岩石拉/压变形损伤破坏过程,对比研究了砂质泥岩拉伸与压缩变形破坏过程中的能量演化规律,并分析了干燥和饱水状态对岩石拉/压破坏过程中能量演化的影响。结果表明:砂质泥岩压缩变形破坏过程中释放的声发射能总量大于拉伸变形破坏过程,干燥和饱水状态下压/拉声发射能总量的比值分别为1.6和8.6。砂质泥岩的拉伸与压缩变形破坏过程可分为初始损伤、损伤发育和损伤平寂3个阶段,但拉伸破坏的初始损伤阶段比压缩破坏增长30%,损伤发育阶段缩短50%,损伤量明显增大,损伤激增对应的变形增大。干燥砂质泥岩压缩变形破坏所需的输入能密度和所释放的耗散能密度均大于饱水岩样,耗散能所占总输入能的百分比不变。研究结果能够发展和完善岩体力学基础,并为矿山工程灾害防控提供参考。