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1、第23卷 第5期岩 土 工 程 学 报Vol.23No.52001年 9月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringSept.,2001岩石试样的加载卸载过程及杨氏模量LoadingorunloadingprocessinaxialdirectionandYoung’smodulusofrockspecimen尤明庆,苏承东,徐 涛(焦作工学院机械系,河南焦作 454159)摘 要:利用伺服试验机对岩样进行常规三轴的加载、卸载试验,研究岩样变形特性与应力状态的关系。岩石内部存在裂隙,加载过程中裂隙会闭
2、合、滑移,逐步产生摩擦力,其最大值受到轴向应力和围压的显著影响,但具体数值、是否达到最大摩擦力由局部应力状态决定。卸载时摩擦力的作用方向会发生改变,并抑制裂隙面之间滑移变形的恢复,使岩样内部产生残余变形。围压对杨氏模量的影响与岩石内部的损伤状态有关,但岩石的损伤特征不能从岩样轴向压缩的加载或卸载杨氏模量直接反映。关键词:杨氏模量;三轴应力;加载和卸载;残余变形;裂隙;内摩擦+中图分类号:TU4583文献标识码:A文章编号:1000-4548(2001)05-0588-05作者简介:尤明庆,男,1964年生,1984年毕业于复旦大学数学系,
3、博士,教授。从事岩石力学、流体机械方面的研究。YOUMing2qing,SUCheng2dong,XUTao(JiaozuoInstituteofTechnology,Jiaozuo454159,China)Abstract:Thestresspathoffailureofrockmassisverycomplicated,whichisdifferenttotheloadingpathofspecimeninlaboratory.Inthispaper,experimentsofloadingandunloadinginaxialdir
4、ectionofspecimenswerecarriedoutinservo-controlledtestingmachinetostudythedeformationpropertyofrock.Therearefissuresandcracksinspecimen,whichwillclose,slipandproducefrictiongraduallyinloadingprocess.Themaximumvalueoffrictionbetweenfissuresinspecimenisinfluencedgreatlybythe
5、axialstressandconfiningpressure,buttheactualvalueisrelatedtothelocalstresscondition.Inunloadingprocessthedirectionoffrictionwillconverttopreventrestorationofsheardeformationbetweenthefissures,whichresultsintheresidualdeformationinthespecimen.Theeffectofconfiningpressureon
6、Young’smodulusisrelatedtothedamagestateofrock,butcannotbeshownbyYoung’smodulusdirectly.Keywords:Young’smodulus;triaxialstress;loadingandunloading;residualdeformation;fissure;internalfriction1 引 言2 摩擦对剪切变形的影响试验过程的伺服控制和数据的计算机采样,使得图1是长为L、宽为B的弹性板,单位长度的刚全面细致地研究岩样变形特征成为可能。由于轴向
7、应度为K。该板受正应力σ,自由放置在绝对刚性的基力-应变关系并非直线,作为岩石材料重要参数的杨础上,摩擦系数为μ。水平力F从零增加时,板从左氏模量,存在割线模量、切线模量和平均模量等多种选向右逐步受压并与基础发生相对滑移,同时产生摩擦[1,2]择。此外岩样在加载和卸载过程中变形也不完全力。相同,围压对杨氏模量的影响特征还不很明确。岩石内存在裂隙,在压应力状态下裂纹不仅承载正应力,而且可以通过摩擦力承载一定的剪切应力。在修正的Griffith准则和细观损伤力学中都考虑裂隙[3,4]之间的摩擦力。砂岩类岩石含有大量的孔隙,颗粒之间的滑移也受到
8、摩擦力的影响,但摩擦力只有发生图1 变形摩擦的直接剪切模型相对滑移后才会逐步产生。摩擦力的大小受到轴向应Fig11Directshearmodelofdeformationandfrictio
