考虑刚度劣化影响的含圆形孔洞砂岩破坏模式及能量释放特征

摘要

巷道受开挖扰动影响，岩体会产生不可避免的损伤，从而导致其刚度和强度逐步衰减，为研究刚度劣化后加载模式对巷道破坏特征的影响规律，利用二维可变刚度动力破坏模拟试验系统，对预制含圆形孔洞的损伤试样进行双轴压缩加载系统刚度试验，分析侧向约束作用下加载系统刚度对损伤试样破坏模式及能量释放规律的影响机制.结果表明：初始损伤程度显著影响试样的承载能力和弹性模量，劣化幅度分别为0.54%～7.01%和5.76%～50.74%,而侧向约束可以有效抑制裂纹扩展和减少孔洞引起的应力集中，提高岩样的结构完整性和整体强度；预制损伤对含圆形孔巷道的破坏特征影响显著，损伤程度增加导致破坏时间缩短，而加载系统刚度和侧向约束力的增加则显著延长破坏时间；基于能量释放与耗散原理，得出了刚度劣化与能量释放之间的耦合关系，发现刚度劣化系数增加导致释放能量减少，两者之间存在非线性数学关系，而侧向约束力与能量释放呈正相关性.研究结果为理解刚度劣化对围岩破坏机制的影响及稳定时效性控制提供了理论基础，并提出通过调节系统刚度和侧向约束力，可以在不同破坏时间阶段提高围岩的承载能力和整体刚度，在一定程度上抵抗损伤带来的不利影响.

关键词

含圆形孔洞 / 损伤程度 / 加载系统刚度 / 侧向约束力 / 能量释放 / 破坏时间

基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFC2907602); 国家自然科学基金项目(52342404); 安徽省高校优秀科研创新团队项目(2022AH010053)