加载速率和饱水对砂岩力学行为和微观损伤特征的影响

为明确加载速率和饱水对砂岩力学特性和微观损伤机制的综合影响,在岩石力学测试仪进行了加载速率在0.001～0.1 mm/s范围内9级速率下的干燥和饱水砂岩试验,详细分析了强度、应变能、微观损伤和宏观破裂特征在不同加载速率下的变化规律.结果表明:随着加载速率的增大,在0.001～0.01 mm/s加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速较大,强度劣化显著,弹性模量和变形模量线性增大,弹性应变能极限基本保持常值;在0.01～0.1 mm/s加载速率区间,砂岩单轴抗压强度增速变缓,强度劣化减弱,弹性模量和变形模量整体呈线性减小,弹性应变能极限线性增加.在0.001～0.01 mm/s区间,干燥状态弹性应变能是饱水状态弹性应变能的1.28倍,在0.01～0.1 mm/s区间,干燥状态弹性应变能的增速是饱水状态的2.59倍.对比干燥和饱水砂岩相应规律可知,饱水弱化了加载速率对砂岩强度和弹性应变能极限的提高效应.随着加载速率的增加,微观损伤拉伸裂隙所占百分比增加,宏观破坏劈裂块体增多;表明饱水弱化了加载速率对微观拉伸裂隙发育的增加效应,弱化了砂岩由于加载速率增大岩体脆性提高的效应.