真三轴不同循环加卸载模式下砂岩的能量演化规律

张启航; 孟祥瑞; 赵光明

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025019

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (03) : 418 -434. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025019

真三轴不同循环加卸载模式下砂岩的能量演化规律

张启航 , 孟祥瑞 , 赵光明

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摘要

为阐明不同循环加卸载模式对砂岩能量演化的影响，利用自主研发的TAWZ-5000/3000岩石真三轴试验系统开展不同路径下真三轴循环加卸载试验。通过应力-应变曲线分析砂岩力学特性，得到砂岩弹性能密度、耗散能密度与输入能密度之间的线性函数关系。结果表明：(1)不同循环加卸载模式下，滞回环随最大主应变的增加呈现不同的演化特征；相同模式下，增加循环次数不会改变滞回环的变化趋势。(2)不同路径下岩样的破坏强度和最大主应力峰谷值应变均表现出明显的路径依赖特性。等幅循环加卸载模式下岩石峰值强度最低，其次是分级循环加卸载模式，梯级循环加卸载模式的峰值强度最高。(3)等幅循环加卸载模式下岩样能量密度更大，最大主应力方向输入能密度和耗散能密度初期迅速下降后逐渐趋向平稳，而弹性能密度保持不变；另外2种模式下最大主应力方向输入能密度、弹性能密度和耗散能密度随循环次数的增加呈“正相关”增长趋势。中、小主应力方向的能量密度远小于最大主应力方向。