西部弱胶结砂岩循环载荷作用下塑性应变能变化规律

赵永川^1,2，杨天鸿^1,2，肖福坤³，汪泓^1,2，刘刚³，郑喜^1,2，周靖人^1,2，申志亮³

1. 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室2. 东北大学资源与土木工程学院3. 黑龙江科技大学黑龙江省煤矿深部开采地压控制与瓦斯治理重点实验室

摘 要：通过不同应力路径下的三轴循环加卸载实验,对中国西部矿区中不同粒径弱胶结砂岩的塑性应变能和塑性变形变化规律进行了研究。实验结果表明,加载路径对砂岩的塑性应变能及塑性变形特征有显著影响;在加载过程中,粗砂,中砂,细砂储存的塑性应变能以及累计速度依次递减,并且塑性应变能随应力增大按指数规律变化;各加卸载周期内储存的塑性应变能随加卸载次数及应力的增大呈"U"字形变化,即初始阶段由于孔隙裂隙压密,会储存较多塑性应变能;弹性阶段变形源于晶格弹性压缩,卸载时可以恢复,储存的塑性应变能较少;屈服阶段由于破裂面滑移也会储存较多塑性应变能;轴向和径向残余应变随应力增大呈指数形式增长,并且径向残余应变增长速度大于轴向;残余应变与塑性应变能变化规律不同,塑性应变能更能真实反映岩石在受载过程中的状态变化。

关键词：弱胶结砂岩;循环加载;塑性应变能;残余应变;粒径;