煤炭科学技术

作者：张阳阳, 黄伟,

关键词：岩石力学, 冻融循环, 静态力学, 动态力学, 分离式Hopkinson压杆, 劈裂, 破碎形态,

研究冻融循环作用后岩石的劈裂拉伸性能对分析寒区岩体稳定性具有重要的参考价值，以寒区典型的红砂岩为研究对象，对红砂岩开展了0、5、10、15、20次冻融循环试验，研究了冻融循环次数对红砂岩纵波波速、干密度和孔隙率的影响规律，采用岩石试验机和ø50 mm分离式Hopkinson压杆实验系统，进行了不同冻融循环次数后红砂岩试样的静、动态力学性能试验，分析了冻融循环次数对红砂岩静、动态强度、变形和破坏形态的影响，基于纵波波速的变化定义了红砂岩的冻融损伤度。研究结果表明：随着循环次数的增加，红砂岩内部裂隙不断扩展，矿物颗粒之间黏结力逐渐减弱，试件的纵波波速和干密度逐渐减小，而孔隙率和损伤度逐渐增大；红砂岩的静、动态劈裂拉伸强度随冻融次数的增加逐渐下降，而达到峰值应力所需的时间逐渐增加，20次冻融循环后，红砂岩试件的静、动态劈裂强度分别降低了41.88%和21.93%。相同冻融循环次数条件下，红砂岩试件的动态劈裂强度比静态劈裂强度提高了2.0～3.5倍。静态劈裂条件下，红砂岩试件呈中心劈裂破坏模式，与静态相比，试件的动态破碎形态在加载两端出现明显的压碎区域，且区域面积随循环次数的增加不断增大，破碎区的碎块尺寸逐渐减小。红砂岩内部的损伤度随循环次数的增加呈对数增大。

来源：2023年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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