不等幅循环荷载下石灰岩局部微裂隙三维扩展及劣变非线性机制

深部岩体的变形破坏过程受开挖卸载或其他扰动荷载的影响。为探索岩体空间微裂隙扩展规律和渐进破坏过程中的非线性机制,开展预静载低频不等幅加卸载循环条件下石灰岩三维定位声发射实验。结果表明:(1)弹性能与总能量的比值、耗散能与总能量的比值都具有相应的阶段性特征,耗散能的变化与预制裂隙的分布、微裂隙扩展空间位置及扩展速度有关;耗散能和撞击数的变化满足石灰岩灾变临界的幂率变化规律。(2)完整石灰岩试样和含不同倾角的预制裂隙石灰岩试样的峰值强度随预制裂隙数目的增多而下降并受预制裂隙位置的影响;不同试样应力-应变曲线峰后出现不同程度的转折,且出现Ⅰ和Ⅱ类曲线。(3)石灰岩试样内三维裂隙多重性和局部扩展规律受预制裂隙的影响。完整试样和不同预制裂隙试样破坏过程受不同力学机制的主导并从宏观上表现出不同的破坏模式。(4)在深入研究岩石劣化过程的基础上,将数学领域的微积分、物理领域的热力学原理与岩石力学与工程领域的具体问题结合,揭示了能量演化过程的非线性机制。研究结果拓展了热力学研究的深度,利于工程岩体劣化过程瞬时状态热力学机制和破损非线性机制的理解。