荷载与冻融共同作用对多裂隙砂岩能量转化与损伤特性的影响

为研究寒区受荷裂隙岩石的破裂机制,以多裂隙砂岩作为研究对象,开展冻融循环试验和单轴压缩试验.引入能量特征参数,定量研究不同冻融循环次数下多裂隙试件和完整试件的能量转化特征.而后,基于损伤统计理论和应变等效原理,建立冻融裂隙岩石受荷损伤模型,探讨岩石损伤特性与能量转化之间的相关性.研究表明,冻融前后多裂隙砂岩试件的破坏模式均为拉剪混合破坏,试件的强度和弹性模量与冻融循环次数之间均呈指数衰减关系.多裂隙试件和完整试件的储能极限及应变能峰后转化率随着冻融循环次数的增加而不断减小,而相同冻融循环次数下多裂隙试件的能量特征指标均小于完整试件,说明冻融循环作用和多裂隙减缓了变形破裂过程中的能量释放.砂岩试件的峰值应力点损伤值与冻融循环次数之间服从指数增长函数,而多裂隙试件的损伤值大于相应工况下的完整试件,这是因为多裂隙加剧了岩石冻融损伤.数据拟合进一步验证了峰值应力点损伤值与应变能峰后转化率之间呈高度负相关关系,即岩石冻融损伤程度越高,峰后能量转化越弱.