不同加载速率下软硬互层类岩石力学及声发射特性

基于三峡库区砂泥岩互层岩体实测数据,制作软硬互层类岩石试样,在单轴压缩条件下,探究不同静态加载速率对不同厚度比、不同岩层组合方式岩样的力学及声发射特性的影响.研究结果表明:加载速率和硬软岩体积比是影响峰值强度的主要因素,而加载速率和硬软岩岩层厚度比是影响最终破坏特征的主要因素.一方面,随着加载速率的增大,软硬互层类岩石峰值强度先减小后增大;硬岩占比与岩样抗压强度呈正相关;另一方面,低加载速率下岩样最终破坏模式为材料充分破坏,较高加载速率下岩样最终形成1~2条贯穿软硬岩层的主破裂面;软岩体积占比越少,软岩受到的破坏程度越剧烈;此外,可以把AF值突增、b值骤降作为软硬互层岩体大面积破坏的预警信号.

冲击荷载作用下软硬互层类岩石力学特性

基于三峡库区砂泥岩互层岩体的实测数据,采用相似材料以分层浇筑的方法制作软硬互层类岩石试样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,探究不同冲击速度下,不同厚度比和岩层组合方式岩样的应力波传播特性、力学性能、能量耗散特征及分形特征。研究结果表明:受波阻抗匹配效果影响,透射波率随着硬岩体积占比增大而增大;透射波率越大的岩样,其破碎时的耗散能密度越大;随着冲击速度增大,各岩样透射波率先增大后减小,动态抗压强度呈近线性增长的规律,其破坏程度逐渐加剧;在冲击荷载作用下,强度较大的类砂岩在层间面力作用下易产生沿加载方向的张拉破坏,而强度较小的类泥岩易产生与沿加载方向呈一定倾角的剪切破坏;互层岩石软岩体积占比越大,其碎块分形维数随耗散能密度增加而增加的趋势越缓。对于互层岩体的破岩施工,应选在软岩体积占比多、硬岩在外表层且交界面数量少的位置,并根据软硬岩占比情况,应该选择合适的炸药量或掘进速度,以达到更好的破岩效果。