利用可視化三軸壓縮伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng)研究了不同加載速率條件下砂巖的變形局部化特征。通過3D-DIC測(cè)試系統(tǒng),獲得了砂巖在三軸應(yīng)力條件下的軸向及徑向應(yīng)變場(chǎng)云圖,分析了加載速率對(duì)砂巖變形局部化的影響規(guī)律。研究表明:在峰值強(qiáng)度前,砂巖表面變形較為均勻;在峰值強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)應(yīng)變集中現(xiàn)象,且在峰后階段迅速擴(kuò)展,最終形成貫穿試樣表面的變形局部化帶;隨著荷載速率增加,砂巖的峰值強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、峰值點(diǎn)軸向應(yīng)變和峰值點(diǎn)徑向應(yīng)變均增大;當(dāng)荷載速率從1×10^–6 s^–1增大到1×10^–3 s^–1時(shí),變形局部化啟動(dòng)應(yīng)力隨之增大,且軸向及徑向變形局部化啟動(dòng)應(yīng)力水平即比值σ_A/σ_peak和σ_R/σ_peak分別從峰后的92.00%、93.75%變至峰前的97.17%、96.00%,表明砂巖變形局部化具有較為明顯的荷載速率效應(yīng)。 

【文章來源】：巖土力學(xué). 2020,41(11)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

試驗(yàn)砂巖試件Fig.1Speckledsandstonespecimen.(b)散斑試件

第11期彭守建等：基于3D-DIC技術(shù)的砂巖變形局部化荷載速率效應(yīng)試驗(yàn)研究3593(a)砂巖試件(b)散斑試件圖1試驗(yàn)砂巖試件Fig.1Speckledsandstonespecimen.圖2透明壓力室Fig.2Transparentpressurechamber.試驗(yàn)所用3D-DIC系統(tǒng)[27]主要由用于圖像采集的硬件系統(tǒng)和用于圖像處理的軟件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)的相機(jī)共有6個(gè)，被分成3組三維圖像采集單元，分別為L(zhǎng)1、L2和L3，它們均勻地環(huán)繞在透明壓力室周圍，圖3為相機(jī)布置示意圖。圖3相機(jī)布置示意圖Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通過3D-DIC系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三軸壓縮條件下砂巖表面全場(chǎng)變形、局部變形以及變形局部化帶演化過程的可視化觀測(cè)，但由于可視化三軸壓力室的腔體空間限制，目前尚不能360°全方位觀察試樣表面裂紋擴(kuò)展過程。可視化三軸壓縮伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng)和3D-DIC測(cè)試系統(tǒng)如圖4所示。圖4可視化三軸壓縮伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng)和3D-DIC觀測(cè)系統(tǒng)Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3試驗(yàn)方案開展了以砂巖為研究對(duì)象的三軸壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)中圍壓設(shè)定為3MPa，加載速率分別為：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每種試驗(yàn)條件下重復(fù)3次試驗(yàn)。具體的試驗(yàn)方案如表1所示。表1試驗(yàn)方案Table1Experimentsandparameters.巖石類型含水狀態(tài)圍壓/MPa加載速率/s–1試樣數(shù)砂巖飽水31×10–6每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×10–5每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×10–4每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×1

第11期彭守建等：基于3D-DIC技術(shù)的砂巖變形局部化荷載速率效應(yīng)試驗(yàn)研究3593(a)砂巖試件(b)散斑試件圖1試驗(yàn)砂巖試件Fig.1Speckledsandstonespecimen.圖2透明壓力室Fig.2Transparentpressurechamber.試驗(yàn)所用3D-DIC系統(tǒng)[27]主要由用于圖像采集的硬件系統(tǒng)和用于圖像處理的軟件系統(tǒng)組成。其中硬件系統(tǒng)的相機(jī)共有6個(gè)，被分成3組三維圖像采集單元，分別為L(zhǎng)1、L2和L3，它們均勻地環(huán)繞在透明壓力室周圍，圖3為相機(jī)布置示意圖。圖3相機(jī)布置示意圖Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通過3D-DIC系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)三軸壓縮條件下砂巖表面全場(chǎng)變形、局部變形以及變形局部化帶演化過程的可視化觀測(cè)，但由于可視化三軸壓力室的腔體空間限制，目前尚不能360°全方位觀察試樣表面裂紋擴(kuò)展過程�？梢暬S壓縮伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng)和3D-DIC測(cè)試系統(tǒng)如圖4所示。圖4可視化三軸壓縮伺服控制試驗(yàn)系統(tǒng)和3D-DIC觀測(cè)系統(tǒng)Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3試驗(yàn)方案開展了以砂巖為研究對(duì)象的三軸壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)中圍壓設(shè)定為3MPa，加載速率分別為：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每種試驗(yàn)條件下重復(fù)3次試驗(yàn)。具體的試驗(yàn)方案如表1所示。表1試驗(yàn)方案Table1Experimentsandparameters.巖石類型含水狀態(tài)圍壓/MPa加載速率/s–1試樣數(shù)砂巖飽水31×10–6每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×10–5每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×10–4每個(gè)條件下重復(fù)3個(gè)試樣砂巖飽水31×1

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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