干湿循环作用下单裂隙炭质页岩能量演化与破坏特征研究 |
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引用本文: | 刘新喜,李玉,范子坚,李盛南,王玮玮,董蓬.干湿循环作用下单裂隙炭质页岩能量演化与破坏特征研究[J].岩土力学,2022(7):1761-1771. |
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作者姓名: | 刘新喜 李玉 范子坚 李盛南 王玮玮 董蓬 |
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作者单位: | 1. 长沙理工大学土木工程学院;2. 湖南工程学院建筑工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(No.51674041,No.52108405);;湖南省研究生科研创新项目(No.SJCX202025)~~; |
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摘 要: | 为研究干湿循环作用下裂隙炭质页岩能量演化及破坏特征,分别制作完整和裂隙倾角为30°、45°和60°的炭质页岩,利用MTS815岩石力学试验系统进行不同干湿循环作用下的三轴压缩试验,研究了干湿循环对单裂隙炭质页岩强度、破坏模式及能量演化的影响。结果表明:起裂应力、损伤应力和峰值应力处弹性能和耗散能与干湿循环呈指数函数关系;起裂应力处弹性能、耗散能和损伤应力处耗散能对干湿循环的敏感程度较低,损伤应力处弹性能和峰值应力处弹性能、耗散能对干湿循环的敏感程度较高。炭质页岩破坏模式受控于干湿循环和裂隙倾角,干湿循环为主控因素,裂隙倾角为次控因素;裂隙倾角为30°的干燥岩样为拉剪破坏,裂隙倾角为45°和60°的干燥岩样为剪切破坏;随着干湿循环次数的增加,宏观主裂纹长度增大,次要裂纹增加,破坏模式整体上向剪拉破坏发展。随着干湿循环次数的增加,起裂应力处储能水平Kci和损伤应力处储能水平Kcd逐渐增大,起裂和损伤应力处储能水平越高,岩石起裂和损伤更容易;Kcd可作为岩石破坏的预警指标,Kcd越大,岩石越易发生破坏。
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关 键 词: | 三轴压缩 单裂隙炭质页岩 干湿循环 能量演化 破坏特征 |
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