砂岩破坏机制研究：单轴压缩与劈裂试验的损伤分析

"砂岩单轴压缩与劈裂破坏过程的损伤研究 (2014年)" 这篇2014年的科研论文聚焦于砂岩在单轴压缩和劈裂破坏过程中的损伤演化机制。作者们通过对赵固矿煤层顶板砂岩进行单轴压缩试验，结合颗粒流程序来获取砂岩的微观力学参数，并利用自行编写的FISH程序模拟了单轴压缩和巴西劈裂试验。研究结果揭示了砂岩在两种不同破坏模式下的关键特征： 在单轴压缩试验中，砂岩的破坏主要体现在主控破裂面上，接触力集中并在此传递。随着损伤的发展，这些力逐渐转移到邻近的岩石区域。损伤过程经历了四个阶段：弥散分布、聚集成核、局部裂隙形成以及宏观裂纹的贯通和失稳。这一过程揭示了砂岩在压力作用下内部结构的逐步破坏。 而在巴西劈裂试验中，观察到接触力沿着劈裂方向从圆盘边缘向内部扩散，同时在垂直劈裂方向上，力从圆盘中心向边缘逐渐减弱。这种模式表明，微裂纹首先在受力复杂的位置，即圆盘边缘萌生，并沿着径向扩展，最终突然贯通。 损伤演化研究对于理解和预测岩体工程中的稳定性至关重要。通过深入理解砂岩在不同应力路径下的损伤过程，可以为岩体工程的设计、评价和加固提供科学依据。论文引用了其他研究工作，如粉砂岩的应力路径效应、大理岩和砂岩的强度参数确定方法、饱水和干燥条件下的力学特性等，显示了该领域广泛的研究背景和已有的研究成果。 这篇论文不仅提供了砂岩破坏的微观力学见解，还强调了损伤演化研究在岩体工程实践中的重要性。这些发现有助于提升地质灾害预测的准确性，优化矿山开采和地下工程建设的策略，确保工程的安全性和耐久性。