由宏观滞回曲线分析岩石的微细观损伤

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1、第22卷第2期岩石力学与工程学报22(2)：182～1872003年2月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringFeb.，2003∗由宏观滞回曲线分析岩石的微细观损伤席道瑛刘小燕张程远(中国科学技术大学地球与空间科学系与第三世界科学院中国科学技术大学地球科学及天文学高级研究中心合肥230026)摘要在MTS上进行超过砂岩屈服强度的正弦波(频率为5～15Hz)加载实验。通过对σ-ε滞回曲线和滞回曲线的面积、体应变随轴向应变的变化，探讨了岩石在循环载荷作用下微损伤的演化，通过轴向应变随时

2、间的变化，探讨了循环载荷作用下的应变硬化和软化以及饱和液体对应变随时间变化曲线的影响。关键词岩石力学，循环应力，屈服强度，体应变，应变硬化分类号TU452文献标识码A文章编号1000-6915(2003)02-0182-06ANALYSISONMICROANDMESO-DAMAGEOFROCKBYMACRO-HYSTERESISCURVEXiDaoying，LiuXiaoyan，ZhangChengyuan(DepartmentofEarthandSpaceScience，UniversityofScienceandTechno

3、logyofChina，AdvancedCenterforEarthScienceandAstronomy，UniversityofScienceandTechnologyofChina，ThirdWorldAcademyofScience，Hefei230026China)AbstractThecycleloadingexperimentisconductedonMTSwithfrequencyof5～15Hzandstressbeyondtheyieldstrengthofsandstone.Bystudyingthevar

4、iationofshapeandareaofσ-εhysteresiscurveandthevariationofvolumestrainwithaxialstrain，theevolvementofmicro-damageofrock，thevariationofaxialstrainandthestrainhardeningandsofteningundercycleloadingconditionarediscussed.Keywordsrockmechanics，cyclicalstress，yieldstrength，

5、volumestrain，strainhardening为，而且呈现滞回特性。文[1]将由不同成分组成的1前言非均匀材料模型的宏观弹性性质与许多细观的滞回弹性单元联系起来，基于滞后细观特性弹性单元的岩石一般是由多种矿物组成的集合体，包含着假设，讨论了准静态应力-应变状态方程等。岩石的许多裂缝、孔洞等不连续面，是非均匀的非线性体。滞后非线性弹性的基本原因在于岩石含有大量的细岩石的变形性态具体表现为岩石的弹性、塑性、粘观结构特征，如裂纹、孔洞等。这些细观弹性单元性和扩容等。控制了准静态的状态方程和弹性波的响应。文[2]对可见，岩石和

6、岩体的属性与其他材料的性质有辉绿岩和花岗岩进行了循环差应力实验。当差应力很大的不同，认识它们的力学属性有很大的难度，大于或等于破坏强度的85%时，体积膨胀，这是非所以，岩石力学发展的趋势是如何比较正确地、比弹性行为的表现。在某些方面，它们又显示更典型较健全地认识岩石上述特性和如何比较正确地把握的准弹性行为，由闭合的滞回曲线证明了岩石的记住岩石在各种载荷作用下，以及在各种因素影响下忆性。文[3，4]在单轴应力循环下，对饱和沉积岩的动静态力学响应。岩石具有很强的非线性弹性行的频率和应变振幅效应进行了研究，在4种饱和液2001年4月1

7、0日收到初稿，2001年8月3日收到修改稿。*地震科学联合基金、教育部高等学校博士学科点专项科研基金联合资助项目(100003)。作者席道瑛简介：女，62岁，1962年毕业于成都地质学院地球物理勘探专业，现任教授、博士生导师，主要从事岩石物理及本构模型方面的教学和科研工作。第22卷第2期席道瑛等.由宏观滞回曲线分析岩石的微细观损伤•183•体饱和的Berea砂岩中观测到应力-轴向应变曲线较180大的滞回圈，还探讨了在沉积的颗粒状岩石中衰减160－5－1(应变率为1×10s)的机制，即衰减的粘滑滑动和颗粒接触粘着滞后，140C12

8、0B孔隙空间中饱和液体的类型与在颗粒接触中对/MPa100σ-ε曲线滞后有一个大的影响。文[5]研究了在频率80应力为0.05～4Hz的循环应力作用下大理岩、砂岩的衰60D减、杨氏模量、泊松比的动态响应。文[6]在0.05～440A20Hz频率时，对干燥、饱水、