黑色页岩动载破坏的层理效应及损伤本构模型研究

摘要：

为了探究不同层理方向下页岩动载破坏的各向异性行为,针对龙马溪组黑色页岩制备7组层理倾角试样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)进行3种应变率下的动态压缩试验,研究层理方向对页岩动载破坏模式、强度、能量耗散特征的影响,揭示层理页岩动载破坏的机制,并建立综合考虑初始损伤、受荷损伤的层理页岩动载损伤本构模型.试验及理论分析结果表明:(1)不同层理方向页岩动载破坏模式分为劈裂拉伸破坏、剪切破坏和混合破坏.小层理倾角及大层理倾角情况下容易发生劈裂拉伸破坏,中等倾角情况下容易发生混合破坏和剪切破坏.(2)3种应变率下抗压强度随层理倾角的变化都会呈现先减小后增大的趋势,显示出明显的层理效应,同时抗压强度还具有率相关效应,但其与层理效应呈竞争关系,即应变率增大强度增大,强度各向异性减弱.(3)能量耗散特征与强度特征类似,也随倾角变化有先减小后增大的趋势.但能量耗散值有率相关效应,吸能率却对应变率不敏感.(4)新建立的损伤本构模型综合考虑了岩体结构效应与载荷耦合作用,具有结构简单,物理意义明确的特点,与试验数据吻合较好,尤其对于不出现应力-应变回弹的中高应变率情况,理论预测数据与试验数据相关程度更高,有助于更为准确地描述层理页岩试样在动载下的变形破坏行为.

关键词：岩石动力学、层理效应、破坏模式、抗压强度、能量耗散、损伤模型

所属期刊栏目：38

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：中国科学院战略性先导科技专项;国家自然科学基金

在线出版日期：2019-08-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1319-1331