不同应变率条件下岩石抗拉与抗压尺寸效应对比研究

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作为岩石的两个重要参数,其抗压与抗拉强度一直是岩石力学与工程的研究重点。目前,岩石强度主要通过室内试验获得,而室内试验试样的尺寸远小于实际工程中的岩石尺寸,因此应考虑此类尺寸差异对其强度的影响。同时,岩石强度又受应变率的影响,在动静荷载作用下,岩石强度表现出较大的差异。因此,开展不同应变率(或加载率)条件下的岩石抗拉和抗压强度尺寸效应研究具有重要的理论和实践意义。  本文选择了2种岩石(四川自贡砂岩和甘肃北山花岗岩),对不同尺寸的岩样进行了静态、准静态和动态条件下的单轴压缩和巴西劈裂试验,取得了如下主要成果:  1、在静态和准静态条件下,砂岩单轴抗压强度随着尺寸的增加而减小,且应变率越高,尺寸效应越明显;但在动态条件下,其单轴抗压强度却随着尺寸的增加而增加,同时尺寸效应也随着应变率的提高而越发显著。  2、砂岩单轴抗压强度随着应变率的增加而增加。在静态和准静态条件下,其关系呈线性增长,同时试样尺寸越小,强度随应变率增加的趋势越明显;而在动态条件下,强度随应变率变化呈幂函数关系,同时试样尺寸越大,应变率效应越显著。  3、不同加载率(静态、准静态和动态)条件下,砂岩和花岗岩巴西劈裂抗拉强度均随尺寸的增加而减小,且加载率越高,尺寸效应越明显。  4、砂岩和花岗岩巴西劈裂抗拉强度均随加载率的增加而增加。在静态和准静态条件下,巴西劈裂抗拉强度与加载率的对数呈线性关系;而在动态条件下,其强度与加载率呈幂函数关系;同时不同加载率(静态、准静态和动态)条件下,试样尺寸越小,强度随加载率增加的趋势越明显。  5、同一加载条件下,砂岩的抗拉与抗压强度比值随着尺寸的减小而增大。在静态和准静态条件下,同一尺寸岩样的拉压比随加载率的增加变化不明显;但在动态条件下,其拉压比却随应变率的增加而变大。
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