西北人工冻结红砂岩三轴压缩应力试验分析

"该研究通过冻三轴试验机对人工冻结红砂岩在不同温度(-15℃、-10℃、-5℃、10℃)和围压(4MPa、8MPa、12MPa)下进行了三轴压缩测试，以探讨其特征应力变化规律。结果表明，起裂应力随温度升高先增后减，扩容应力和峰值应力随温度升高而降低。同时，所有特征应力都随围压增加而增大，但起裂应力、扩容应力与峰值强度比值随围压增大而减小。起裂应力与峰值强度比值范围在0.373至0.721之间，扩容应力与峰值强度比值多集中在0.9附近。试样中的可释放弹性应变能占比在69.79%到98.51%，耗散能相对较小，峰值点后释放弹性应变能急剧，导致耗散能剧增，最终导致试样的破坏。" 这篇研究详细分析了人工冻结红砂岩在不同环境条件下的力学特性，特别是关注了其在三轴压缩下的应力-应变行为。首先，研究揭示了温度对红砂岩起裂应力的影响，指出随着温度从-15℃升至10℃，起裂应力起初增加而后减少，这可能是因为冰晶生长对岩石结构的影响。同时，扩容应力和峰值应力随温度升高而降低，暗示了冻结过程对岩石内部结构的破坏作用。 其次，围压的增加对所有特征应力都有正向促进作用，起裂应力、扩容应力和峰值应力均有所增长，这与常规岩石力学理论相吻合。然而，特征应力与峰值强度的比例关系随围压增大而减小，这可能意味着在更高围压下，岩石的破坏模式发生改变，导致强度相对降低。 此外，研究还关注了能量释放方面，发现可释放弹性应变能占总应变能的比例较高，且在峰值点之后迅速释放，导致耗散能急剧增加，这是岩石破坏前的能量积累和释放过程。这些发现对于理解和预测冻结红砂岩在地下工程如隧道挖掘、矿井冻结等应用中的稳定性至关重要。 关键词涉及冷冻红砂岩的力学特性、应力阈值和应变能分析，这些研究结果对于地质工程、岩土力学以及地下工程的设计和安全评估具有重要参考价值。研究者通过对不同参数的深入探索，为人工冻结红砂岩的工程应用提供了更准确的力学模型和参数，有助于优化施工技术和提高工程安全性。