在真三轴试验过程中,测试人员进行积极的朝着岩石标本。鉴于单边卸货导致标本扩张,执行负功的标本在横向方向。
(1)
U
0
=
U
1
+
U
2
+
U
3
。
岩石与外部环境不断交换物质和能量在变形破坏过程中,这是一个损伤演化过程与能量耗散
23,
26),和岩石变形失败是动态能量传递和转换的产物。没有考虑换热,总能量被岩石吸收包括弹性应变和耗散能量,也就是说,
(2)
U
0
=
U
d
+
U
e在哪里
U
0由岩石的总能量吸收。
U
d岩石破裂过程中的能量耗散,然后呢
U
e弹性应变能被岩石吸收。在卸货过程中,外部环境不断进行努力的岩石,其中一个部分是转化成可发布的弹性应变能储存在岩石上,另一部分转化为能量消散。这种能量促进生成、扩展和渗透的裂缝。最终,岩石不断受损。卸围压过程导致连续发布的圆周岩石弹性能量和能量耗散的增加。因此,岩石加速失败。因此,研究能量演化规律准确地确定岩石卸荷条件下将重要的失败。
通过应力-应变曲线的积分在任何时间的测试过程中,岩石的弹性应变能吸收和损耗的能量可以获得岩石破裂过程如下:
(3)
U
1
=
∫
0
ε
1
t
σ
1
d
ε
1
,
(4)
U
2
=
∫
0
ε
2
t
σ
2
d
ε
2
,
(5)
U
3
=
∫
0
ε
3
t
σ
3
d
ε
3
,在哪里
ε
1
t,
ε
2
t,
ε
3
t是主要的压力,第二,第三主应力,分别在任何时候的真三轴试验。以下可以获得通过的节段积分(
3)- (
5):
(6)
U
1
=
∑
我
=
1
n
1
2
σ
1
我
+
σ
1
我
+
1
ε
1
我
+
1
−
ε
1
我
,
(7)
U
2
=
∑
我
=
1
n
1
2
σ
2
我
+
σ
2
我
+
1
ε
2
我
+
1
−
ε
2
我
,
(8)
U
3
=
∑
我
=
1
n
1
2
σ
3
我
+
σ
3
我
+
1
ε
3
我
+
1
−
ε
3
我
,在哪里
n断点的总数在应力-应变曲线和
我在应力-应变曲线代表了断点。
在真三轴试验过程中,弹性应变能的表达式被岩石吸收在任何时间如下:
(9)
U
e
=
1
2
σ
1
t
2
E
1
t
+
σ
2
t
2
E
2
t
+
σ
3
t
2
E
3
t
−
μ
t
1
E
1
t
+
1
E
2
t
σ
1
t
σ
2
t
+
1
E
2
t
+
1
E
3
t
σ
2
t
σ
3
t
+
1
E
1
t
+
1
E
3
t
σ
1
t
σ
3
t
,在哪里
E
1
t,
E
2
t,
E
3
t是主要的弹性模量的值,第二、第三主应力,分别在任何时候在真三轴单边卸载过程
μ
t在任何时候的泊松比。
图
6说明,从卸荷变形破坏的起点,第一主应力略有改变,甚至卸载回弹的现象发生。因此,主要的导致因素卸载变形岩石标本的失败不是第一主应力。卸货开始后,在自由变形的脸立刻变成了膨胀。卸货脸上的应变大于最大主应力。微分卸货造成的反弹变形产生的拉伸应力集中自由表面上的岩石标本。因此,拉伸断裂增加。单边卸载的初始阶段,自由表面变形的试样增加缓慢,与自由面临压力提出了一个线性关系。试样变形主要是弹性变形,其次是不可逆的塑性变形。卸货脸上的压力继续减少,卸货的脸变形突然提出了一个非线性增长。不可恢复的塑性变形发生的标本,标本内的微裂隙进一步生成,扩展和互联。 Ultimately, penetrating fissure planes formed and failure occurred. However, this nonlinear process was short, that is, the duration when the peak strength of the specimen declined to residual strength was short with evident brittle failure. As the single-side unloading rate increased, the stress value for the specimen to enter the plastic phase was small. When the unloading rate was 60 kN/min, the specimen entered the plastic phase under an unloading value of 4.6 MPa. When the unloading rate was 120 kN/min, the specimen entered the plastic phase under an unloading value of 3.8 MPa. When the unloading rate was 300 KN/min, the specimen entered the plastic phase under an unloading value of 1.7 MPa. When the unloading rate was instantaneous unloading, the specimen entered the plastic phase under an unloading value of 0.2 MPa. Meanwhile, the strain value of the maximum principal stress declined as the unloading rate increased.
比较分析四种不同的卸率在图下的失效模式
7表明,随着卸货脸上的压力逐渐降低,压力在其他五个面临限制的扩展方向标本,及其应变主要是扩展向卸荷的脸。拉伸断裂的脸出现在卸货的脸,这是平行于卸货的脸。然后,附近的主要失效模式标本卸货脸上拉伸断裂。不同卸率造成了很大的差异在最后失效模式不同的标本。卸货率60 kN /分钟时,明显的分割板附近出现卸载的脸,和一些裂缝生成。120 kN /分钟的加载速率下,分裂块出现在卸货的脸,但没有明显的失败出现在里面。在卸载300 kN /分钟的速度和瞬时卸货,剥落的现象只出现在当地的卸货位置附近的脸。随着单面卸荷速率的增加,分离板的厚度变得很小。这一结果表明,岩石强度改善作为卸货率增加。卸货率高,经历塑性变形标本已经太晚了。 The deformation tended to be localized with evident brittleness, and the strength correspondingly improved.