大理岩高应力下小振幅循环动力作用的力学试验研究

本文主要探讨了大理岩在高应力状态下受小幅循环动力扰动的力学特性，这是理解深部岩体工程长期稳定性的关键因素。研究者利用MTS-322电液伺服试验机进行了一系列实验，通过调整平均应力和循环应力幅值来考察其对岩石性能的影响。 实验结果显示，当循环动力扰动的上限应力低于某一阈值时，动力扰动能够增强岩石抵抗变形的能力。随着平均应力的提升，每次循环动力扰动期间，岩石的变形程度显著增加，而岩石承受破坏所需的循环次数呈现出指数下降的趋势。当循环动力扰动的上限应力接近岩石的静力强度时，平均应力和循环应力幅值的变动对岩石的疲劳寿命有显著影响，破坏时的循环数与其成负指数关系。 随着循环次数的增多，岩石的不可逆变形和损伤变量经历了一个从快速增大到缓慢增长再到高速增长的过程，直到最终导致岩石破裂。变形模量的演变则表现为初期急剧上升，随后趋于平缓并急剧下降。不同循环应力幅值对岩石损伤的发展速度和阶段有明显区分。在静力加载与循环动力扰动共同作用下，大理岩的破坏表现出剪切和张拉疲劳两种特征，这表明其在复杂应力环境下表现出了多模式的破坏机制。 本文的研究结果对于评估深部岩体工程的设计和稳定性具有重要的理论和实践意义，为优化岩体工程结构设计、预测岩石的疲劳行为以及制定有效的维护策略提供了科学依据。该研究深入剖析了大理岩在特定应力条件下的力学响应，揭示了动力扰动对岩石力学性能的复杂影响，为岩石力学和地下工程领域的进一步研究奠定了基础。