循环侵水与荷载耦合作用下砂岩三轴压缩损伤本构模型

王霄川; 殷照婷; 秦哲; 张润昌; 高泽起

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2026.01.009

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (1) : 100 -111. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2026.01.009

循环侵水与荷载耦合作用下砂岩三轴压缩损伤本构模型

王霄川, 殷照婷, 秦哲, 张润昌, 高泽起

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摘要

针对库区周期性水位升降引发的边坡工程安全问题,通过循环侵水后的三轴压缩试验和计算机断层扫描（CT）试验,分析了循环侵水作用下砂岩宏观力学参数及细观结构劣化特征,构建了考虑循环侵水与荷载复合作用的砂岩损伤本构模型。研究结果表明:随着循环侵水次数增加,砂岩细观结构参数（孔隙率、孔隙体积和孔喉半径）逐渐增大,而宏观力学参数（峰值强度、弹性模量）则逐渐减小,其中1次循环侵水后劣化最显著,峰值强度、弹性模量降幅分别达11.56%和9.57%。构建了循环侵水-荷载耦合损伤本构模型,并通过试验验证了其合理性。模型计算曲线与试验结果高度吻合（R²>0.95）,证实了该模型能准确反映岩石在各变形阶段的非线性规律。砂岩的总损伤曲线呈S型变化,可划分为损伤稳定、发展和完成阶段,随着循环侵水次数与围压增加,破坏模式由脆性向延性转变,围压对岩石损伤的发展具有抑制作用。