单轴加载下砂岩波速与应力-应变关系深度探究

本研究论文《单轴加载条件下砂岩的波速与应力-应变相关性研究》由赵永虎、刘高、黎亮、魏蒙恩和李高勇等作者合作完成，发表在中国科技论文在线上。他们针对岩石力学领域中的重要问题，利用岩石声波测试技术对砂岩在单轴全程加载过程中的波速与应力-应变关系进行了深入探讨。 声波测试作为一种关键的岩石力学研究工具，能够提供关于岩石应力、弹性模量等物理力学参数的重要数据。然而，砂岩由于其特性较软弱，其波速与应力之间的定量关系通常较为复杂，不易准确把握。为了更精确地理解这种关系，作者选取了六组砂岩试样进行了详细的单轴全过程加载实验，并结合声波测试获取的数据进行了分析。 研究结果显示，砂岩在单轴加载下，其波速与应力应变表现出明显的同步性。整个过程中，波速的变化呈现出三个阶段：初期的波速增长段、随后的波速降低段以及最终的波速稳定阶段。在这三个阶段中，尤其是峰前轴向应力增长阶段，波速的变化可以用V=aσ+b的关系式进行拟合，其中a和b是拟合参数。研究发现，不同的试样对于同一波速与轴向应力的拟合参数a和b值有相近的趋势，具体来说，P波波速的拟合参数a大多在30到70之间，平均值约为50，b值则在2000到2400，平均约为2300；S波波速的拟合参数a范围在20到75，平均约为30，b值在1000到1400，平均约为1300。总体上，S波波速随轴向应力增加的速度略低于P波。 论文的研究成果对于理解和预测砂岩在工程中的力学行为具有实际价值，例如在地震工程、地下隧道设计和地质灾害防范等方面。此外，该研究还为后续的岩石力学模型建立提供了实验证据，有助于提升砂岩材料性能的预测精度。该研究的关键词包括砂岩、单轴加载、波速和相关性，这些关键词反映了研究的核心内容和领域定位。 这项首发论文的发布，不仅深化了对砂岩这一常见地质材料的理解，也为岩石力学领域的进一步探索和实践提供了新的理论基础和技术支撑。在未来的研究中，可能会基于这些发现开展更深入的多场耦合分析，或者开发出适用于不同类型砂岩的通用关系模型。