长径比对岩石耗散能影响的理论与实验研究

"长径比对岩石耗散能影响的研究，赵忠虎，杨高升，岩石在变形破坏过程中与能量转换的关系，长径比对岩石耗散能影响的理论模型，峰值强度，尺寸效应，破坏形式，花岗岩，耗散能，岩石力学" 在岩石力学领域，岩石在承受外力时会发生变形并最终导致破坏，这个过程中能量的转化是关键研究点。赵忠虎和杨高升进行的研究主要关注长径比（长度与直径的比例）对岩石在变形破坏过程中的耗散能（即因摩擦和内部微裂纹形成而消耗的能量）的影响。他们选取了多组相同直径但长度不同的花岗岩样本进行单轴压缩试验，以此来观察不同尺寸条件下的能量转换现象。 通过理论推导，研究者构建了一个描述长径比对岩石耗散能影响的理论模型。实验结果与理论模型的一致性验证了该模型的有效性。分析发现，在达到峰值强度之前的变形阶段，长径比对岩石的变形特性影响不大。然而，一旦达到峰值强度，长径比的作用就变得显著，长度更长的岩样表现出更脆性的破坏特征，变形程度更小，抗压强度下降更为明显。 此外，随着长径比的增加，岩石的破裂模式也发生了变化，从垂直劈裂逐渐转变为剪切破坏。这一转变揭示了尺寸效应对岩石破坏方式的深刻影响。最引人注意的是，岩石的耗散能与长径比之间呈现指数递减关系，也就是说，随着岩石长度的增加，能量损耗会显著减少。 这些发现对于理解和预测岩石在工程应用中的行为，如地下结构设计、矿石开采、地质灾害预防等，具有重要意义。同时，它们也为岩石力学的尺寸效应研究提供了新的视角，强调了在实验设计中考虑样品几何尺寸的重要性。进一步的研究可能需要探索不同岩石类型或不同应力状态下的相似规律，以深化我们对岩石耗散能和尺寸效应之间复杂相互作用的理解。