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DOI: 10. 16186 /j . cnki . 1673-9787. 2015. 01. 007
粗砂岩变形破坏过程中的能量演化机制
王
云飞
1
,
郑
晓娟
2
( 1.
河
南理工大学 土木工程学院
,
河南 焦作
454000; 2.
焦作师范高等专科学校 管理学院
,
河南 焦作
454000)
*
摘
要
:
对粗砂岩进行单轴试验测得其力学参数
,
然后采用颗粒流和
fish
程序获得粗砂岩的细观
力学参数进行不同围压下的压缩试验
,
分析粗砂岩的变形和强度特性以及在变形破坏过程中
的能量演化规律
。
获得主要结论
:
随着围压增加粗砂岩屈服阶段明显增加
,
峰值强度提高
,
峰
后由明显软化逐渐向塑性流动过渡
,
表明随着围压增加粗砂岩脆性降低而延性提高
,
主应力表
示的二次型强度准则比直线型更加贴近试验结果
。
粗砂岩在变形破坏过程中
,
弹性阶段吸收
的能量主要以弹性应变能的形式存储
,
屈服阶段弹性应变能增速减缓而耗散能增速加快
,
围压
越高峰值处对应的耗散能越大表明高围压下破坏时岩石内部损伤严重
,
峰后阶段弹性应变能
在低围压下急剧减小而高围压下缓慢减小
。
弹性储能极限随围压增加呈现线性增大趋势
,
弹
性应变能与岩石吸收总能量之比先减小而后趋于常值
。
关 键 词
:
粗砂岩
;
强度
;
能量演化机制
中图分类号
: TU452
文献标志码
: A
文章编号
: 1673-9787( 2015) 01-0030-05
Energy evolution mechanism in deformation and destruction process of grit stone
WANG Yunfei
1
,ZHENG Xiaojuan
2
( 1. School of civil engineering,Henan Polytechnic university,Jiaozuo 454000,Henan,C hina; 2. Management school ,Jiaozuo Teachers College,Jiao-
zuo 454000,Henan,China)
Abstract: Obtaining the mechanical parameters of grit stone through a single axis test,using particle flow code
( PFC) and fish program to get the meso-mechanical parameters,and carrying compression tests under differ-
ent confining pressure,the deformation,strength and energy evolution mechanism in deformation and destruc-
tion process of grit stone are analyzed. Some main research results are as follows:
( 1) with the increasing confi-
ning pressure,the yield stage of grit stone obviously lengthens,and peak strength increases; ( 2) after peak
strength softening property gradually transits into plastic flow,which shows grit stone brittleness deceases while
ductility enhances with the increasing confining pressure ,quadratic parabola strength criterion expressed princi-
pal stress is more close to the experimental results compared with linear pattern. In the deformation and de-
struction process of grit stone,energy absorbed mainly transits into the elastic strain energy in elastic stage,and
growth rate of elastic strain energy gradually slows while dissipation energy gradually increases in yield stage.
Dissipation energy at peak strength is high under high confining pressure,which shows that grit stone interior
damage is more serious at high confining pressure. In a post peak strength stage,elastic strain energy sharply
decreases under low confining pressure while reduces slowly under high confining pressure. The elastic strain
第
34
卷
第
1
期
2015
年
2
月
河南理工大学学报
(
自然科学版
)
JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY( NATURAL SCIENCE)
Vol. 34 No. 1
Feb. 2015
*
收
稿日期
: 2014-09-29
基金项目
:
国家自然科学基金资助项目
( 51104057)
;
河南省教育厅
重点科技项目
( 13A440323)
;
河
南理工大学博士基金资助项目
( B2012-075) 。
作者简介
:
王云飞
( 1978— )
,
男
,
内
蒙古乌盟人
,
博士
,
主要从事岩石力学性质和岩土工程稳定性方面的研究与教学工作
。
E-mail: wyf_ustb@ 126. com
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