循环荷载作用下岩石阻尼特性的试验研究

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1、第27卷第4期岩石力学与工程学报Vol.27No.42008年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2008循环荷载作用下岩石阻尼特性的试验研究11，213刘建锋，谢和平，徐进，杨春和(1.四川大学水利水电学院，四川成都610065；2.中国矿业大学岩石力学与分形研究所，北京100083；3.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071)摘要：对2组红层泥质粉砂岩在MTS815FlexTestGT岩石力学试验系统上进行单轴4级循环加卸载试验。试验加载波形采用正弦

2、波，频率3Hz，循环应力幅值小于其平均抗压强度，单级应力幅值为30个振动循环，得到动弹性模量和阻尼比随动应变的变化规律。通过试验发现，泥质粉砂岩在循环荷载作用下的加卸载应力–应变曲线并不重合，而是形成一个封闭的滞回环，动应变相位始终滞后于动应力相位；滞回环在荷载反转处并非椭圆形，而是尖叶状，在该处岩石的塑性变形小，弹性变形响应迅速。随动应力幅值增加，泥质粉砂岩的动应变增加，动弹性模量随动应变增加线性递减，而阻尼比则线性递增。得到2组泥质粉砂岩的平均动弹性模量和阻尼比与动应变的2相关表达式，其相关系数的平方R均超过98%。岩石的不可逆塑性变形随动应变增加而增大

3、，同时由循环荷载引起的损伤变形也逐渐增加。关键词：岩石力学；循环荷载；动弹性模量；不可逆变形；阻尼比中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)04–0712–06EXPERIMENTALSTUDYONDAMPINGCHARACTERISTICSOFROCKUNDERCYCLICLOADING11，213LIUJianfeng，XIEHeping，XUJin，YANGChunhe(1.SchoolofWaterResourcesandHydropower，SichuanUniversity，Chengdu，Sichuan6100

4、65，China；2.InstituteofRockMechanicsandFractals，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；3.StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，China)Abstract：Thefour-gradeuniaxialcyclic

5、loadingandunloadingtestsfortwogroupsofredargillaceoussiltstoneswerecarriedoutonMTS815FlexTestGTrockmechanicstestsystem.Thesinewaveisadoptedinloadingtest，anditsfrequencywas3Hz.Themaximumcyclicstresswaslessthanthevalueoftheaverageintensityofcompression；andthecyclicnumberofeachlevelcy

6、clicstresswas30.Throughthetest，therelationshipsofdynamicmoduliofelasticityanddampingratiotodynamicstrainforthetwogroupsofrocksweregained.Thetestresultsshowedthatthecurvesofstrainandstressforloadingandunloadingwerenotsuperpositionundercyclicloading，buthysteresisloops.Thestrainwavelo

7、cationwasalwayslaterthanstresswavelocation；andthehysteresisloopswerenotellipse-shaped，buttine-lobationwhenthecyclicloadingwasreversed.Thedynamicstrainincreasedwiththeincreaseofoscillationamplitude；thedynamicmodulesofelasticitywaslinearlydecreasingwiththedynamicstrainincreasing，butt

8、hedampingratiowasreversed.