裂隙重合度对砂岩力学性质及损伤演化的影响 论文

本研究论文的核心议题是裂纹重合度如何影响砂岩的力学性质和损伤演化规律。为了探讨这一问题，研究人员借助RFPA软件进行了单轴压缩试验的数值模拟，以此分析不同裂纹分布条件下的力学特性、声发射特性和损伤演化过程。在岩土力学研究中，裂隙重合度指的是岩石内部裂隙之间重叠的程度。砂岩是一种常见的沉积岩，其内部的裂隙分布对于理解岩石的力学行为至关重要。在砂岩这样的多裂隙岩石中，裂纹的发展和裂隙之间的相互作用对岩石的宏观力学行为，特别是抗压强度和破坏模式有显著影响。研究中提到的“平行裂隙”是指砂岩中裂隙分布的一种典型方式，它们在岩石中几乎是平行的。平行裂隙的存在会显著影响砂岩的力学行为和损伤演化。裂纹重合度在不同的平行裂隙条件下，将导致砂岩试样的峰值强度和起裂强度发生变化。这表明裂隙的存在和它们之间的重合程度不仅影响砂岩的强度，还会影响其破坏过程。声发射特性是岩石在破坏过程中产生的瞬时能量释放的一种表现形式。声发射信号的频率和数量能够反映出岩石内部裂纹扩展的程度和速度。通过声发射特性研究，可以对砂岩损伤演化过程进行更深入的理解。研究结果指出，裂纹重合度越接近66%时，砂岩试样的声发射计数量增多，这说明裂纹重合度对声发射特性有明显的影响。论文中的损伤演化是指岩石在外部载荷作用下内部裂纹不断扩展、形成和连通，直至岩石发生宏观破裂的过程。损伤演化规律的研究对于岩石工程的安全设计和稳定性评估非常重要。研究发现，当裂隙重合度小于66%时，会出现岩桥贯通现象，而当裂隙重合度大于66%时，两端的翼裂纹相对独立扩展，直至形成贯通裂纹。这些现象说明裂纹重合度对裂隙砂岩的破坏模式和损伤演化过程有重要的控制作用。数值模拟是本研究的重要手段，通过构建不同裂纹重合度条件下的砂岩模型，可以模拟单轴压缩条件下的力学行为和声发射过程。数值模拟不仅可以提供实验观察难以得到的岩石内部信息，还能够揭示裂纹扩展的详细过程和机制。总体而言，该论文通过对裂纹重合度的研究揭示了其对砂岩力学性质和损伤演化的影响，为岩土工程、岩石力学研究以及相关领域的工程安全提供了理论依据和数据支持。通过理解和掌握裂纹重合度与砂岩力学性质之间的关系，可以更好地预测岩石的破坏行为，为相关的工程设计和施工提供参考。