為研究不同應(yīng)變速率下鹽巖損傷中的能量特征,結(jié)合室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)和顆粒流程序（PFC-2D）進(jìn)行不同應(yīng)變率下鹽巖模型模擬試驗(yàn),分析鹽巖模型的峰值強(qiáng)度,并運(yùn)用巖石能量耗散理論分析不同應(yīng)變速率下鹽巖模型峰值強(qiáng)度處能量特征和單軸壓縮過程中能量特征變化。結(jié)果表明:鹽巖模型峰值強(qiáng)度隨應(yīng)變速率增加而增大;鹽巖模型峰值強(qiáng)度處對(duì)應(yīng)的總輸入能量、可釋放彈性應(yīng)變能和耗散應(yīng)變能均隨應(yīng)變速率的增加而增加;不同應(yīng)變率下鹽巖模型在相同壓縮階段能量特征變化基本相同,能量隨軸向應(yīng)變整體變化趨勢(shì)受應(yīng)變速率的影響較小;同一應(yīng)變率下不同壓縮階段能量特征變化趨勢(shì)不同,彈性階段大部分外力功轉(zhuǎn)化成可釋放應(yīng)變能;塑性階段耗散應(yīng)變能快速大幅增加;在破壞階段耗散應(yīng)變能持續(xù)增加,但彈性應(yīng)變能出現(xiàn)降低。 

【文章來源】：河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試件樣品

圖2給出了不同應(yīng)變速率下試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線。盡管鹽巖峰值強(qiáng)度、彈性模量和峰值強(qiáng)度處應(yīng)變均出現(xiàn)較大離散,但由圖2可以看出,不同應(yīng)變速率下鹽巖單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線走勢(shì)大致相似,均呈現(xiàn)下凹形趨勢(shì),且到峰值強(qiáng)度前均表現(xiàn)為彈塑性變形。與常見巖石不同,該鹽巖并未出現(xiàn)明顯的壓密階段,由此可以將單軸壓縮過程大致分成3個(gè)階段:彈性階段(oa)、塑性階段(ab)和破壞階段(bc)。由圖2可以看出,塑性階段經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間,表明該鹽巖具有較強(qiáng)的塑性變形能力。2 鹽巖單軸壓縮顆粒流模擬

基于顆粒流程序(PFC-2D)構(gòu)建如圖3所示尺寸的數(shù)值模型,最小顆粒直徑為0.4 mm,粒徑比為1.625,且服從均勻分布。選用能夠同時(shí)傳遞力和力矩的線性平行黏結(jié)模型(linear parallel bond model)作為顆粒間接觸模型。由于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了較大的離散性,因此在進(jìn)行細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定時(shí),分別選取了應(yīng)變率為2×10-3,2×10-4和2×10-5 s-1時(shí)試件YB1-4、YB2-4和YB3-1的室內(nèi)單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果為參照,利用“試錯(cuò)法”反復(fù)標(biāo)定細(xì)觀力學(xué)參數(shù)。采用表2中參數(shù),計(jì)算得到鹽巖模型的峰值強(qiáng)度、彈性模量等宏觀力學(xué)特征,與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果相差較小,對(duì)比結(jié)果見表3。由表3可知數(shù)值模擬宏觀力學(xué)特征和室內(nèi)試驗(yàn)吻合度較好。限于篇幅僅給出應(yīng)變率為2×10-3 s-1時(shí)試件YB1-4室內(nèi)試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和破壞形式分別與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比,如圖4所示。可以看出應(yīng)力-應(yīng)變曲線和破壞形式基本吻合,模擬應(yīng)力-應(yīng)變曲線并未表現(xiàn)出下凹趨勢(shì),可能由于鹽巖試件內(nèi)部存在微節(jié)理面,當(dāng)達(dá)到一定應(yīng)力時(shí),節(jié)理面克服摩擦慢慢滑動(dòng),此時(shí)應(yīng)力增加速率小于應(yīng)變?cè)黾铀俾?造成應(yīng)力-應(yīng)變下凹,而在進(jìn)行數(shù)值模擬研究時(shí),將巖石材料離散成直圖4 室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)照

【參考文獻(xiàn)】：
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