干湿循环下节理砂岩三轴压缩损伤破坏能量演化机制

摘要

为探寻干湿循环下节理砂岩损伤破坏能量耗散机理，基于室内三轴压缩试验和岩石能量耗散理论，研究干湿循环下节理砂岩变形破坏过程中各能量指标转换规律和损伤破坏的能量驱动机制.研究发现轴向压力产生能量U₁与弹性应变能U^e随着干湿循环次数增大逐渐减小，完整岩样和节理岩样分别呈对数递减和线性递减规律；依据耗散能演化规律将砂岩受荷能量损伤演化分为初始损伤、稳定损伤、损伤平稳、加速损伤及损伤破坏5个阶段；随着围压的增大，峰值点处能量U₁和U^e呈线性增大趋势，而围压消耗能量U₃和静水压力吸收能量U₀分别呈负线性和正线性增大趋势；干湿损伤造成岩样内部微裂纹扩展的最低活化能降低，岩样储存弹性应变能能力弱化，这是造成干湿循环下节理砂岩强度弱化的本质原因.

关键词

干湿循环 / 节理砂岩 / 能量演化 / 三轴压缩 / 弹性应变能 / 工程地质学