加载速率对青砂岩抗拉特性及断裂能耗的影响

赵环帅; 潘永泰; 乔鑫; 王星宇; 毕研琨; 余超; 曹行健

doi:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240276

中山大学学报（自然科学版中英文） ›› 2025, Vol. 64 ›› Issue (02) : 120 -128. DOI: 10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20240276

加载速率对青砂岩抗拉特性及断裂能耗的影响

赵环帅, 潘永泰, 乔鑫, 王星宇, 毕研琨, 余超, 曹行健

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摘要

结合室内试验与细观参数标定，建立了青砂岩宏-细观力学关系，分析了青砂岩在不同加载速率下的力学特性、裂纹演化规律与能量利用效率。结果表明：（1）加载速率小于0.1 m/s时，青砂岩应力-应变曲线形态基本一致，无明显的差异性；且加载速率越小，脆性破坏越显著。拉力链是导致裂纹扩展与延伸的主导原因，而最终断裂是压力和拉力链相互作用的结果。（2）青砂岩破裂形态可分主裂纹为主、次生裂纹出现、次生裂纹贯穿的破坏形式。随着加载速率的增加，青砂岩裂纹数量与破裂微元数量基本上呈现出相似趋势。（3）加载速率为0.000 5～0.1 m/s，输入能-断裂能曲线呈现上下波动现象，但波动范围较小；在加载速率为0.5～1 m/s时，输入能呈直线增加趋势，断裂能呈先快速增加后变缓的趋势，能量利用效率主要集中于10.262%～11.511%。