黑色頁(yè)巖動(dòng)載破壞的層理效應及損傷本構模型研究
摘要：為了探究不同層理方向下頁(yè)巖動(dòng)載破壞的各向異性行為,針對龍馬溪組黑色頁(yè)巖制備7組層理傾角試樣,利用分離式霍普金森壓桿(SHPB)進(jìn)行3種應變率下的動(dòng)態(tài)壓縮試驗,研究層理方向對頁(yè)巖動(dòng)載破壞模式、強度、能量耗散特征的影響,揭示層理頁(yè)巖動(dòng)載破壞的機制,并建立綜合考慮初始損傷、受荷損傷的層理頁(yè)巖動(dòng)載損傷本構模型。試驗及理論分析結果表明:(1)不同層理方向頁(yè)巖動(dòng)載破壞模式分為劈裂拉伸破壞、剪切破壞和混合破壞。小層理傾角及大層理傾角情況下容易發(fā)生劈裂拉伸破壞,中等傾角情況下容易發(fā)生混合破壞和剪切破壞。(2)3種應變率下抗壓強度隨層理傾角的變化都會(huì )呈現先減小后增大的趨勢,顯示出明顯的層理效應,同時(shí)抗壓強度還具有率相關(guān)效應,但其與層理效應呈競爭關(guān)系,即應變率增大強度增大,強度各向異性減弱。(3)能量耗散特征與強度特征類(lèi)似,也隨傾角變化有先減小后增大的趨勢。但能量耗散值有率相關(guān)效應,吸能率卻對應變率不敏感。(4)新建立的損傷本構模型綜合考慮了巖體結構效應與載荷耦合作用,具有結構簡(jiǎn)單,物理意義明確的特點(diǎn),與試驗數據吻合較好,尤其對于不出現應力–應變回彈的中高應變率情況,理論預測數據與試驗數據相關(guān)程度更高,有助于更為準確地描述層理頁(yè)巖試樣在動(dòng)載下的變形破壞行為。
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