基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性判据

在考虑岩石加载全过程中能耗特性的基础上，提出一种基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性新判据。选用14种岩石（包括6种花岗岩、2种大理岩、4种砂岩、1种板岩、1种灰岩）进行不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验。

基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性判据

在考虑岩石加载全过程中能耗特性的基础上,提出一种基于线性储能规律和剩余弹性能指数的岩爆倾向性新判据。选用14种岩石(包括6种花岗岩、2种大理岩、4种砂岩、1种板岩、1种灰岩)进行不同应力水平下的单轴压缩一次加卸载试验,利用图形积分方式获得岩石试样在不同卸载点处的总输入能密度、弹性能密度、耗散能密度值,分别考察弹性能密度、耗散能密度和总输入能密度之间的定量关系,得到弹性能密度和总输入能密度之间的线性函数关系,发现储能系数(不同应力水平下弹性能密度和总输入能密度的比值)为定值的线性储能规律。在此基础上,提出一种计算岩石材料在峰值强度时储存在岩石内部弹性能的方法,改进了峰值能量冲击性指数的计算公式,进而建立一种基于剩余弹性能指数(峰前弹性能密度和峰后破坏能密度的差值)的岩爆倾向性判据。依据岩石试验破坏情况,提出基于定性指标和定量指标的室内岩石材料岩爆等级划分标准。研究结果表明,依据岩爆倾向性新判据所得判别结果和岩石材料实际岩爆倾向性等级比较一致,为从岩石材料全加载过程中能耗特性方面分析岩爆倾向性提供了一种新方法。

红砂岩张拉破坏过程中的线性储能和耗能规律

为了考察岩石张拉破坏过程中的能耗特性,利用MTS322和MTS Landmark岩石材料试验系统,通过设置不同的卸载水平,对红砂岩分别进行一系列的一次加卸载试验,试验类型包括巴西劈裂试验、点荷载试验和中心直裂纹半圆盘断裂试验。利用图形面积积分法,分别计算不同卸载水平下岩样内部的总输入能、弹性能和耗散能,并对三者随卸载水平增加的规律及其相互之间的关系进行分析。研究结果发现:(1)3种试验条件下,试样在各卸载水平处的总输入能、弹性能和耗散能均随着卸载水平的增高呈非线性增长趋势,满足二次函数关系。(2)各卸载点处的弹性能、耗散能与总输入能之间分别存在线性函数关系,这一函数关系和卸载水平无关。发现了岩石张拉破坏过程中存在的线性储能和耗能规律。岩样达到峰值点处的内部弹性能和耗散能,可以依据该线性函数计算得到。根据得到的线性储能和耗能规律,给出储能系数和耗能系数的定义(分别为试样加载过程中弹性能、耗散能和总输入能的比值)。上述结果为从能量角度对岩石的破坏行为进行研究提供了新思考。