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      凍融和熱沖擊循環(huán)作用后紅砂巖SHPB試驗(yàn)和本構(gòu)模型研究

      2022-05-16 11:08:24張蓉蓉經(jīng)來旺馬冬冬
      振動與沖擊 2022年9期
      關(guān)鍵詞:紅砂巖本構(gòu)巖石

      張蓉蓉,經(jīng)來旺,4,馬冬冬

      (1.安徽理工大學(xué) 省部共建深部煤礦采動響應(yīng)與災(zāi)害防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 淮南 232001;2.安徽理工大學(xué) 礦山地下工程教育部工程研究中心,安徽 淮南 232001;3.安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院,安徽 淮南 232001;4.安徽理工大學(xué) 力學(xué)與光電物理學(xué)院,安徽 淮南 232001)

      自然界中的巖體長期暴露于水和空氣中,并經(jīng)受各種風(fēng)化作用的侵蝕,導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生不可逆的損傷,風(fēng)化作用貫穿于巖體工程設(shè)計、施工、維護(hù)和運(yùn)營全過程,對工程的安全穩(wěn)定造成極大威脅[1-4]。凍融(freeze-thaw, F-T)循環(huán)和熱沖擊(thermal-shock, T-S)循環(huán)是兩種典型的巖石風(fēng)化過程,對巖石的物理力學(xué)行為影響顯著[5-7]。隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的推進(jìn),以川藏鐵路、青藏鐵路、青康公路等為代表的一系列寒區(qū)巖體工程建設(shè)如火如荼,寒區(qū)環(huán)境溫度在水冰相變點(diǎn)上下浮動,巖石經(jīng)受F-T循環(huán)的作用,其內(nèi)部孔隙水反復(fù)凍融會造成微裂紋的擴(kuò)展和孔隙的增多,最終導(dǎo)致巖石性能的劣化[8]。此外,地?zé)岷兔禾抠Y源的開發(fā)和利用、核廢料處理以及高溫后地下巖體修復(fù)等工程問題都會涉及T-S循環(huán)對巖石物理力學(xué)性能的影響[9-10],其實(shí)質(zhì)是劇烈的溫度變化導(dǎo)致巖體內(nèi)部產(chǎn)生沖擊熱應(yīng)力,使巖石發(fā)生熱沖擊破裂[11]。在隧道和立井鉆爆法開挖施工過程中,巖石不僅會經(jīng)歷不同程度的風(fēng)化(F-T或T-S循環(huán))作用,同時會受到爆破等沖擊荷載的影響,因此需要研究風(fēng)化和動載耦合作用下巖石的物理力學(xué)特性和本構(gòu)關(guān)系。

      國內(nèi)外專家學(xué)者針對巖石受凍融和熱沖擊作用后巖石的物理力學(xué)特性和損傷機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。張慧梅等[12]研究了凍融循環(huán)和圍壓對紅砂巖靜態(tài)力學(xué)參數(shù)和破壞模式的影響,并結(jié)合微觀測試技術(shù)建立了可同時考慮凍融和圍壓耦合作用的巖石損傷模型。Huseyin[13]對F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后安山巖石的物理力學(xué)特性進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)巖石的縱波波速、施密特硬度和抗壓強(qiáng)度均隨F-T循環(huán)和T-S循環(huán)次數(shù)的增加而減小。Ghobadi等[14]研究發(fā)現(xiàn),來自同一地層的巖石在風(fēng)化性質(zhì)上存在很大的差異,并得出采用衰減函數(shù)模型能夠較好地擬合經(jīng)歷F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后巖石崩解率的變化規(guī)律。上述研究多集中于不同風(fēng)化作用后,巖石在低應(yīng)變率范圍內(nèi)的物理力學(xué)響應(yīng)。為分析巖體在動載作用下的力學(xué)響應(yīng),劉少赫等[15]采用分離式霍普金森壓桿(splitting Hopkinson pressure bar, SHPB)對F-T循環(huán)后的紅砂巖試樣進(jìn)行了動態(tài)沖擊試驗(yàn),分析了凍融循環(huán)次數(shù)對紅砂巖強(qiáng)度和彈性模量的影響,并采用掃描電鏡分析了紅砂巖的凍融損傷機(jī)理。Wang等[16]對經(jīng)歷F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后沉積巖的靜動態(tài)強(qiáng)度和變形特性進(jìn)行比較,得出F-T和T-S循環(huán)引起的動態(tài)單軸壓縮強(qiáng)度和彈性模量的降幅較靜態(tài)載荷更為顯著。

      綜上分析可知,風(fēng)化作用對巖石材料的損傷程度主要受風(fēng)化類型和風(fēng)化次數(shù)的影響,此外,目前針對沖擊荷載作用下不同風(fēng)化類型(F-T循環(huán)和T-S循環(huán))下巖石的動態(tài)能量耗散特征和本構(gòu)模型研究較少,因此,本試驗(yàn)以紅砂巖試樣為研究對象,采用SHPB試驗(yàn)裝置對F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后的紅砂巖試樣進(jìn)行單軸沖擊壓縮試驗(yàn),研究風(fēng)化作用后紅砂巖的動態(tài)力學(xué)特性、能量耗散特征和破碎形態(tài),借助SEM(shadow electrom microscope)技術(shù)探索不同循環(huán)次數(shù)后紅砂巖試樣微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律,并將F-T和T-S循環(huán)組的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,最后,基于朱-王-唐模型建立能夠考慮F-T循環(huán)和T-S循環(huán)損傷的紅砂巖動態(tài)本構(gòu)模型,研究結(jié)果可為不同風(fēng)化作用后工程巖體的快速掘進(jìn)和安全穩(wěn)定性分析提供參考。

      1 紅砂巖試樣基本性質(zhì)與試驗(yàn)設(shè)計

      1.1 紅砂巖試樣基本性質(zhì)

      紅砂巖試樣取自于安徽淮南京澳廣場項目,紅砂巖干密度為2.462 g/cm3,孔隙率為2.386%,縱波波速為1 949.06 m/s。采用粉末X射線衍射分析方法測得紅砂巖由58.4%的石英和41.6%的白云母組成,如圖1所示。利用RMT-150B巖石試驗(yàn)機(jī)測得紅砂巖試件的靜態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度為25.94 MPa。

      圖1 紅砂巖樣品的XRD圖譜

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計

      將紅砂巖分為兩組:一組為凍融(F-T)循環(huán)試驗(yàn)組;另一組為熱沖擊(T-S)循環(huán)試驗(yàn)組,對每組試樣進(jìn)行0~20次循環(huán),比較兩組試樣在不同循環(huán)次數(shù)后縱波波速、干密度、孔隙率、動力學(xué)特性和微觀結(jié)構(gòu)的變化特征。

      F-T循環(huán):首先將篩選好的紅砂巖試件浸泡在真空飽水機(jī)中48 h,使其完全處于飽和狀態(tài);然后將紅砂巖試件取出用保鮮膜密封,放入高低溫循環(huán)試驗(yàn)箱進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn),凍結(jié)時間設(shè)置為12 h,溫度-20 ℃,融化時間為12 h,溫度20 ℃,一次循環(huán)持續(xù)24 h。T-S循環(huán):首先將紅砂巖試件放入高溫箱中,升溫速率為6 ℃/min,當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃時,恒定溫度4 h后取出試件,然后浸泡在真空飽水機(jī)中6 h,使其完全冷卻,完成一次熱沖擊循環(huán),F(xiàn)-T和T-S循環(huán)次數(shù)都設(shè)置為0、5次、10次、15次、20次,每組各5個平行試件,取平均值進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析。

      F-T循環(huán)和T-S循環(huán)組試樣制備完成后,采用直徑50 mm的SHPB試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)沖擊試驗(yàn)。壓桿材料為密度7.8 g/cm3、彈性模量210 GPa的合金鋼。SHPB試驗(yàn)采用Ф50×25 mm的紅砂巖圓柱形試樣,將兩端打磨平整,使其符合巖石動力學(xué)試驗(yàn)測試標(biāo)準(zhǔn)[17]。試驗(yàn)時將紅砂巖試件放在入射桿和透射桿之間,同時確保試件和壓桿共軸,并在試件兩端接觸壓桿處涂抹凡士林,對于不同F(xiàn)-T/T-S循環(huán)次數(shù)后的紅砂巖試件,采用調(diào)整沖擊氣壓的方式,使試件的應(yīng)變率在小范圍內(nèi)波動,然后挑選相近的應(yīng)變率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過入射桿和透射桿上的應(yīng)變片采集入射、反射和透射脈沖信號,由SHPB試驗(yàn)中的兩個基本假定,將采集到的有效原始波形利用簡化的三波法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[18],得到試件的應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變率,在本次試驗(yàn)條件下,試驗(yàn)測得的應(yīng)變率范圍為(200±10)s-1。為驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性,將試驗(yàn)得到的巖石動態(tài)應(yīng)力平衡曲線進(jìn)行繪制,如圖2所示。從圖2可知,F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)后的紅砂巖試件在加載過程中能夠滿足應(yīng)力均勻性要求[19]。

      (a)F-T循環(huán),5次,206 s-1

      2 試驗(yàn)結(jié)果分析

      2.1 紅砂巖物理特性

      經(jīng)過F-T循環(huán)和T-S循環(huán)處理后,紅砂巖的縱波波速、干密度和孔隙率隨循環(huán)次數(shù)的變化如圖3所示。從圖3可知,F(xiàn)-T循環(huán)組和T-S循環(huán)組的縱波波速和干密度均隨循環(huán)次數(shù)的增加呈下降趨勢,而孔隙率隨著循環(huán)次數(shù)的增加呈上升趨勢,且F-T循環(huán)組下降/上升程度均小于T-S循環(huán)組。這主要是由于礦物晶粒的熱變形和水的相變對紅砂巖內(nèi)部損傷破壞程度不同所造成的,具體原因?qū)⒔Y(jié)合微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。

      (a)縱波波速

      在0和20次循環(huán)時,F(xiàn)-T循環(huán)組的縱波波速分別為1 949.06 m/s和1 055.01 m/s,干密度分別為2.462 g/cm3和2.404 g/cm3,孔隙率分別為2.386%和4.784%;T-S循環(huán)組的縱波波速分別為1 949.06 m/s和861.42 m/s,干密度分別為2.462 g/cm3和2.383 g/cm3,孔隙率分別為2.386%和5.892%。F-T循環(huán)組的縱波波速和干密度分別下降了45.79%和2.36%,孔隙率上升了100.50%;T-S循環(huán)組的縱波波速和干密度分別下降了55.74%和3.21%,孔隙率上升了146.94%。和T-S循環(huán)組相比,F(xiàn)-T循環(huán)組的縱波波速(45.79%<55.74%)和干密度(2.36%<3.21%)的下降速率以及孔隙率的上升速率(100.50%<146.94%)明顯小于T-S循環(huán)組。

      2.2 微觀結(jié)構(gòu)分析

      利用SEM觀察了不同F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)次數(shù)后紅砂巖的微觀結(jié)構(gòu)變化特征,0、10次和20次循環(huán)后紅砂巖的SEM和背散射電子成像(BSE)圖像,如圖4所示。

      圖4 F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖微觀結(jié)構(gòu)

      在F-T循環(huán)和T-S循環(huán)過程中發(fā)生礦物晶粒的熱變形[20]和水的相變過程[21],導(dǎo)致在同樣的循環(huán)次數(shù)時出現(xiàn)不同的破壞程度。從圖4可知,F(xiàn)-T循環(huán)組和T-S循環(huán)組前后微觀結(jié)構(gòu)存在相似的變化趨勢,隨著循環(huán)次數(shù)的增多,紅砂巖內(nèi)部裂隙不斷擴(kuò)展,孔洞尺寸增大,數(shù)量增多,礦物顆粒之間相互分離,其黏結(jié)力逐漸減弱。相同循環(huán)次數(shù)條件下,由于誘導(dǎo)損傷的因素和程度不同,T-S循環(huán)組紅砂巖的損傷程度(孔隙與裂紋的數(shù)量和尺寸)遠(yuǎn)大于F-T循環(huán)組,導(dǎo)致T-S循環(huán)后紅砂巖的孔隙率更大;20次循環(huán)作用后,F(xiàn)-T循環(huán)組內(nèi)以小孔和微裂紋分布為主,而T-S循環(huán)組的巖石內(nèi)部已出現(xiàn)明顯的大尺寸裂紋和孔洞,礦物顆粒出現(xiàn)內(nèi)部分解和相互脫離的現(xiàn)象。

      2.3 動態(tài)力學(xué)特性

      不同F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)次數(shù)后紅砂巖的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,如圖5所示。F-T循環(huán)組和T-S循環(huán)組的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線均可分為3個階段:彈性階段、塑性階段和破壞階段。在彈性階段,隨著應(yīng)變的增大,應(yīng)力迅速上升,應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性關(guān)系;在塑性階段,隨著應(yīng)變的增大,應(yīng)力上升速度逐漸趨于平緩,在此階段巖石發(fā)生不可逆的塑性變形;塑性階段結(jié)束時應(yīng)力達(dá)到峰值應(yīng)力,此后,應(yīng)力逐漸下降,進(jìn)入破壞階段。

      (a)F-T循環(huán)

      將F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線峰值應(yīng)力作為巖石的動態(tài)抗壓強(qiáng)度,峰值應(yīng)力對應(yīng)的橫坐標(biāo)為峰值應(yīng)變,并取彈性階段的斜率為紅砂巖的動態(tài)彈性模量。不同F(xiàn)-T和T-S循環(huán)次數(shù)后紅砂巖的動態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和彈性模量,如圖6所示。

      (a)峰值應(yīng)力和彈性模量

      從圖6可知,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖的動態(tài)峰值應(yīng)力不斷減小,峰值應(yīng)變不斷增大,彈性模量整體呈現(xiàn)下降趨勢,這是由于F-T和T-S循環(huán)導(dǎo)致紅砂巖內(nèi)部裂紋和孔洞的增多,產(chǎn)生不可逆的損傷導(dǎo)致,且損傷隨循環(huán)次數(shù)的增加而加??;此外,由微觀結(jié)果可知,T-S循環(huán)組紅砂巖內(nèi)部孔隙與裂紋的數(shù)量和尺寸都遠(yuǎn)大于F-T循環(huán)組,因此,F(xiàn)-T循環(huán)組的變化幅度小于T-S循環(huán)組。0循環(huán)時,紅砂巖的動態(tài)峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和彈性模量分別為30.96 MPa、0.006 1、11.48,20次F-T循環(huán)后其值變化為19.50 MPa、0.010 2、2.37 GPa,峰值應(yīng)力和彈性模量分別下降了37.09%和79.36%,而峰值應(yīng)變上升了67.21%;作為對比,20次T-S循環(huán)后峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和彈性模量分別為12.54 MPa、0.011 4、1.83 GPa,峰值應(yīng)力和彈性模量分別下降了59.50%和84.06%,而峰值應(yīng)變上升了86.89%,變化幅度均高于F-T循環(huán)組。

      2.4 能量和破碎特性

      圖7 能量耗散與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系

      從圖7可知,不同循環(huán)次數(shù)后的入射能約為60 J,F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖試件的吸收能隨循環(huán)次數(shù)的增加逐漸增大。在0和20次循環(huán)時,F(xiàn)-T循環(huán)后紅砂巖吸收能分別為12.12 J和15.59 J,增幅為28.63%;T-S循環(huán)后紅砂巖吸收能分別為12.12 J和17.03 J,增幅達(dá)40.51%,T-S循環(huán)組吸收能增幅大于F-T循環(huán)組。

      (a)比能量吸收值和質(zhì)量破碎分形維數(shù)

      由微觀圖像可知,經(jīng)F-T和T-S循環(huán)后,紅砂巖內(nèi)部損傷加劇,表現(xiàn)為裂紋和孔洞的尺寸逐漸增加,從而產(chǎn)生了更多的破裂面;在沖擊荷載作用下,紅砂巖的變形和破壞就會有越多的能量用于巖石的損傷,導(dǎo)致用于巖石破裂的能量增大,即比能量吸收值升高,同時裂紋產(chǎn)生的數(shù)量增加,破碎后的紅砂巖碎塊尺度減小,巖石破碎程度越劇烈;因此,比能量吸收值和質(zhì)量破碎分形維數(shù)與循環(huán)次數(shù)呈正比,而平均破碎塊度與循環(huán)次數(shù)則呈反比關(guān)系。此外,微觀圖像反映出相同循環(huán)次數(shù)條件下,紅砂巖在T-S循環(huán)以后內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)損傷程度遠(yuǎn)大于F-T循環(huán),大量的內(nèi)部裂紋和孔洞的不斷增加,導(dǎo)致T-S循環(huán)組的變化趨勢大于F-T循環(huán)組。

      不同F(xiàn)-T和T-S循環(huán)后紅砂巖經(jīng)過SHPB沖擊試驗(yàn)后的破碎形態(tài),如圖9所示。從圖9可知,0次循環(huán)時,紅砂巖破碎形態(tài)主要呈現(xiàn)出劈裂破壞模式,經(jīng)歷F-T和T-S循環(huán)后,巖石破碎后呈粉碎狀,這是由于循環(huán)導(dǎo)致紅砂巖內(nèi)部損傷急劇增加,孔洞和裂隙數(shù)量增大;同時,相同循環(huán)次數(shù)條件下,由于T-S循環(huán)后的紅砂巖內(nèi)部損傷明顯大于F-T循環(huán),導(dǎo)致其破碎程度增大。

      圖9 F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖破碎形態(tài)

      3 考慮F-T/T-S循環(huán)損傷的紅砂巖動態(tài)本構(gòu)模型

      3.1 動態(tài)本構(gòu)模型的建立

      大量研究表明,朱-王-唐(Z-W-T)模型能夠較好地模擬巖石等脆性材料在高應(yīng)變率下的強(qiáng)度和變形特性[23-24],此外,模型可通過引入循環(huán)損傷因子用于模擬風(fēng)化作用和動載的耦合效果[25],模型的基本組成如圖10所示。模型的原始表達(dá)式如下

      圖10 朱-王-唐(Z-W-T)模型

      (1)

      式中:前三項用于描述材料的非線性響應(yīng)特征;E0、α、β為材料的非線性參數(shù);后兩項分別為低頻和高頻的Maxwell體;E1和E2分別為Maxwell體的彈性常數(shù);θ1和θ2分別為其對應(yīng)的松弛時間。

      Zhang等[26]分析認(rèn)為,在高應(yīng)變率范圍內(nèi),模型中特征時間為0.1 s的低頻Maxwell體無充足的時間松弛,可忽略不計,因此,模型簡化為

      (2)

      在沖擊荷載作用下,巖石內(nèi)部損傷是一個逐漸累積的過程,在模型中引入損傷變量D

      (3)

      研究表明[27],Weibull分布能夠較好地反映巖石內(nèi)部的損傷演化特征

      (4)

      式中:λ和n為材料的損傷參數(shù)。

      將式(4)代入式(3)得

      (5)

      由試驗(yàn)結(jié)果可知,F(xiàn)-T循環(huán)和T-S循環(huán)會造成巖石內(nèi)部產(chǎn)生不可逆的損傷,為體現(xiàn)二者對巖石動態(tài)強(qiáng)度劣化的影響,引入循環(huán)損傷因子Kc,表達(dá)式為

      (6)

      式中,σd0和σdn分別為0和n次F-T/T-S循環(huán)后紅砂巖的動態(tài)抗壓強(qiáng)度。

      將循環(huán)損傷因子考慮進(jìn)本構(gòu)模型中,可得

      (7)

      在恒應(yīng)變率加載狀態(tài)下,式(7)可簡化為

      (8)

      式(8)即為考慮F-T/T-S循環(huán)損傷的紅砂巖動態(tài)本構(gòu)模型。

      3.2 動態(tài)本構(gòu)模型的驗(yàn)證

      模型中共有9個參數(shù)需要確定,方法如下:參數(shù)σd0和σdn數(shù)值試驗(yàn)已給出;λ控制曲線峰值應(yīng)變;E0和E2決定曲線彈性階段的斜率(單位GPa);α和β影響曲線塑性階段的斜率;n和θ2(單位μs)可由MATLAB軟件進(jìn)行擬合得到較優(yōu)數(shù)值。確定的模型參數(shù)如表1所示。

      表1 紅砂巖動態(tài)本構(gòu)模型參數(shù)

      不同F(xiàn)-T和T-S循環(huán)后紅砂巖試驗(yàn)和本構(gòu)模型得到的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線,如圖11所示。為分析本構(gòu)和試驗(yàn)的誤差數(shù)據(jù),繪制了不同循環(huán)后紅砂巖的應(yīng)力誤差-應(yīng)變曲線,如圖12所示。從圖12可知,該模型能夠較好地反映紅砂巖在沖擊荷載作用下的動態(tài)強(qiáng)度和變化特性,此外,模型能夠模擬由F-T循環(huán)和T-S循環(huán)引起強(qiáng)度和彈性模量降低以及峰值應(yīng)變增大的現(xiàn)象。模型曲線峰后階段與試驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性,但0循環(huán)時峰前階段與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合效果低于循環(huán)后曲線,且應(yīng)力誤差較大,有待進(jìn)一步完善。

      (a)F-T循環(huán)

      圖12 F-T和T-S循環(huán)后紅砂巖動態(tài)應(yīng)力誤差-應(yīng)變曲線

      4 結(jié) 論

      通過開展F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后紅砂巖試樣的動態(tài)單軸沖擊壓縮試驗(yàn),分析和比較了兩種循環(huán)效應(yīng)對紅砂巖動態(tài)力學(xué)性能的影響,基于Z-W-T模型建立了能夠考慮F-T/T-S循環(huán)損傷的紅砂巖動態(tài)本構(gòu)模型,并進(jìn)行了驗(yàn)證,主要結(jié)論如下:

      (1)經(jīng)過F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后的紅砂巖動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為彈性、塑性和破壞3個階段;紅砂巖的縱波波速、干密度、動態(tài)峰值應(yīng)力、彈性模量、平均破碎塊度隨循環(huán)次數(shù)的增加逐漸下降,而孔隙率、峰值應(yīng)變、吸收能、比能量吸收值、質(zhì)量分形維數(shù)則呈增大趨勢。

      (2)在F-T循環(huán)和T-S循環(huán)過程中發(fā)生礦物晶粒的熱變形和水的相變過程,導(dǎo)致在同樣的循環(huán)次數(shù)時出現(xiàn)不同的破壞程度。F-T循環(huán)組和T-S循環(huán)組前后微觀結(jié)構(gòu)都存在裂隙和孔洞增加以及礦物顆粒之間相互分離的現(xiàn)象;通過對比F-T循環(huán)和T-S循環(huán)后的宏觀強(qiáng)度、微觀結(jié)構(gòu)以及破碎形態(tài),發(fā)現(xiàn)T-S循環(huán)對紅砂巖內(nèi)部的損傷程度明顯高于F-T循環(huán)。

      (3)通過將模型和試驗(yàn)得到的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)建立的動態(tài)本構(gòu)模型能較好地描述F-T循環(huán)和T-S循環(huán)引起的巖石損傷效應(yīng),該模型可用于分析紅砂巖的動態(tài)強(qiáng)度和變形演化規(guī)律。

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