泥质砂岩在循环荷载作用下能量响应规律的试验研究

目前应用能量原理研究岩体结构的破坏、变形及稳定性是岩石力学领域研究的重点。为了研究泥质砂岩在循环荷载作用下3类能量——单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能的响应规律，开展了考虑动应力频率、围压和动应力幅值影响的循环加卸载试验。试验结果表明，3类能量在同一频率、不同围压下具有相同的能量响应规律。随着频率的增加，单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能随循环次数的响应规律呈现出有规律的波动性；累计单位体积能和单位体积弹性能随循环次数近似线性发展，而累计耗散能呈现出更强的非线性特点。采用了能量速率指标来衡量3类能量的变化程度，频率越高，3类能量的变化速率越大。在能量速率-时间曲线中存在明显的突变点，初步分析为岩样内部或表面裂缝发展的阈值点。通过对影响耗散能的因素分析可知，耗散能与围压、动应力频率和动应力幅值之间均为正增长趋势。结合相关文献的分析结果，综合分析了从循环开始到岩石最终破坏之间全部周期内的3类能量的响应规律，阐明了岩样在循环荷载作用下的能量响应规律，有助于深化对泥质砂岩能量响应规律、损伤及破坏的认识，为应用能量原理分析岩体工程的稳定性提供试验依据和应用指导。