岩石单轴拉伸应变速率效应及能量演化特征试验研究

彭守建^1,2，王哲^1,2，许江^1,2，汤杨^1,2，陈灿灿^1,2，马天宇^1,2

1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室2. 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室

摘 要：在岩体工程的稳定性分析中,应变速率效应具有重要指导意义。通过对田下凝灰岩开展不同应变速率条件下的直接拉伸试验,研究岩石的单轴抗拉强度,弹性模量和峰值点应变等力学参数随应变速率变化的响应规律,并运用能量守恒定律分析了单轴拉伸过程中的能量演化特征。结果表明:田下凝灰岩单轴抗拉强度,割线模量和峰值点应变均随应变速率的提高逐渐增大,在半对数坐标系中呈现较好的线性关系;随着应变速率的提高,田下凝灰岩的单轴拉伸峰值点总应变能、弹性应变能和耗散应变能均随应变速率的提高逐渐变大,且三种应变能均与应变速率在半对数坐标系中呈现较好的线性关系;在拉伸试验初始阶段,弹性应变能为田下凝灰岩吸收的总应变能的主要储存形式,而耗散应变能基本不变,当应变达到0.3×10-3时,耗散应变能即开始增大,达到峰值点后,弹性应变能迅速释放,造成裂纹的迅速产生和贯通,同时表现为耗散应变能的迅速增加。

关键词：田下凝灰岩;单轴拉伸;应力-应变曲线;应变速率效应;能量演化;