应变相关砂岩损伤本构理论及试验研究

应变相关砂岩损伤本构理论及试验研究

作者：

童立红，伍冰妮，吴琳琳，徐长节

摘要：

明确荷载作用下的岩石损伤演化特性是分析岩石破坏机理的关键。本文通过引入应变相关的宏观模量数学模型，建立了砂岩应变相关变形本构模型；基于损伤力学理论，结合所建立的本构模型，分析了砂岩损伤演化规律；最后，使用岩石三轴加载系统，开展了不同加载速率和围压条件下的岩石单轴/三轴压缩试验，系统地验证了砂岩损伤演化模型的合理性。基于所建立的损伤模型，得到了砂岩初始损伤ω₀，破坏损伤ω_f和总损伤ω_t。结果表明，在加载速率处于0.0～0.5mm/min范围内变化时，加载速率对三种损伤的演化影响较小。围压在0～10MPa范围内变化时，随着围压的增大，砂岩的初始损伤和总损伤不断减小，破坏损伤则几乎保持不变；破坏损伤作为岩石损伤阈值，受加载速率及围压影响较小且在一定范围内波动，这表明岩石内部裂纹扩展是使其破坏的诱因。最后，结合本文所提出的本构模型和损伤理论，提出了一种估算岩石原位模量的方法，可为相关工程提供理论参考。

年份：2022