椭圆形孔洞影响砂岩强度与变形特性的研究

"椭圆形孔洞对砂岩试样强度及变形特征影响研究" 这篇研究主要探讨了椭圆形孔洞在砂岩中对岩石力学性质的影响。砂岩是一种常见的脆性岩石，广泛存在于地质构造中，因此，理解孔洞形状对其强度和破坏模式的影响对于地质工程、矿山开采以及地下工程建设具有重要意义。 研究者通过在板状砂岩中预制单一椭圆形孔洞，并使用DDL500型岩石力学伺服试验系统进行单轴压缩测试。实验的核心是分析孔洞长轴与轴向荷载之间的夹角α如何改变砂岩试样的强度和变形特性。实验结果显示，砂岩试样的峰值强度与α角的关系并非线性的，而是呈现出一种复杂的趋势。当α角逐渐增大时，峰值强度首先下降，然后上升，最后再次降低，这个过程在α角为60°时达到最低点。这种现象揭示了孔洞角度对砂岩内部应力分布和强度削弱的复杂影响。 进一步分析表明，虽然脆性岩石（如砂岩）的峰值强度随α角变化的总体规律与单一裂隙倾角的影响相似，但两者之间的具体差异在于孔洞的椭圆形状引入了更多的力学交互作用。由于椭圆形孔洞与单一裂隙在几何形状上的差异，导致它们在岩石中的力学响应有所不同。 随着α角从0°增加到90°，砂岩试样的破坏模式也发生了变化。这三种主要的破坏模式包括：剪切破坏、拉剪混合破坏和张拉破坏。0°时，孔洞可能引发主要沿孔洞方向的剪切破坏；随着α角增大，混合了拉伸和剪切效应的破坏模式开始出现；当α角接近90°时，张拉破坏成为主导，因为荷载主要沿着孔洞的短轴方向作用，导致岩石在该方向上发生拉伸破裂。 这项研究对理解和预测含有椭圆形孔洞的砂岩在受压状态下的行为提供了宝贵的数据，有助于地质工程师在设计和评估地下结构稳定性时考虑这些因素。同时，它也为岩石力学理论的发展和完善提供了新的实验依据，强调了考虑岩石缺陷几何形状的重要性。未来的研究可能需要进一步探索不同形状和尺寸的孔洞对岩石力学性能的影响，以便更全面地理解这一复杂问题。