王开越, 许开州, 任成煊, 王升
为研究荷载速率对岩石强度及变形特征的影响规律,分析力学参数、破坏特征与裂隙分布的耦合关系,通过MatDEM矩阵离散元平台构建25 mm×25 mm×50 mm方柱模拟岩样模型,设置四级荷载速率,数值模拟单轴压缩实验,探究泥岩、砂岩、灰岩、页岩及白云岩5种岩石的力学变形特征。结果表明：荷载速率对峰值前力学行为影响显著,对于白云岩、泥岩、砂岩及灰岩,弹性阶段曲线斜率随荷载速率增加而减小,而页岩受荷载速率影响较小;荷载速率对峰值后力学特征表现为,随荷载速率增加,5类岩样的残余强度均呈上升趋势,泥岩、白云岩、灰岩和砂岩从峰值强度跌落至残余强度的曲线逐渐平缓,而页岩从峰值强度跌落至残余强度的曲线形态较为相似;在较低荷载速率条件下,砂岩、页岩、白云岩和泥岩易发育剪切缝,灰岩易形成共轭缝,随荷载速率增加砂岩、页岩、白云岩和泥岩发育锥形共轭缝,灰岩破坏特征更显著;在较低荷载速率条件下,白云岩、页岩、灰岩及砂岩形成大量张裂隙,泥岩形成大量剪裂隙,随荷载速率增加,岩样形成张裂隙和剪裂隙,但对泥岩张裂隙形成影响较小;随着荷载速率的增加,各类岩石破坏应变梯度出现先增加后突减的变形规律,存在一个突变点,杨氏模量较大岩样突变点对应的荷载速率较低。
