留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

循环荷载作用下片麻岩劣化损伤机理与规律试验

杨龙 史小勇 陈钱 魏云杰 张明 吕文韬

杨龙, 史小勇, 陈钱, 魏云杰, 张明, 吕文韬. 循环荷载作用下片麻岩劣化损伤机理与规律试验[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 55-60. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0517
引用本文: 杨龙, 史小勇, 陈钱, 魏云杰, 张明, 吕文韬. 循环荷载作用下片麻岩劣化损伤机理与规律试验[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 55-60. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0517
Yang Long, Shi Xiaoyong, Chen Qian, Wei Yunjie, Zhang Ming, Lü Wentao. Mechanism and laws of deterioration and damage of gneisses under cyclic loading[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 55-60. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0517
Citation: Yang Long, Shi Xiaoyong, Chen Qian, Wei Yunjie, Zhang Ming, Lü Wentao. Mechanism and laws of deterioration and damage of gneisses under cyclic loading[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 55-60. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0517

循环荷载作用下片麻岩劣化损伤机理与规律试验

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0517
基金项目: 

中国地质调查局地质调查项目 DD20179609

中国地质调查局地质调查项目 DD20190647

详细信息
    作者简介:

    杨龙(1992-), 男, 现正攻读地质工程专业硕士学位, 主要从事地质灾害等方面的研究工作。E-mail:372547214@qq.com

    通讯作者:

    张明(1981-), 男, 教授, 主要从事地质灾害方面的科研与教学工作。E-mail:zhangming8157@126.com

  • 中图分类号: TU458

Mechanism and laws of deterioration and damage of gneisses under cyclic loading

  • 摘要: 新疆塔县地区广泛分布的大规模片麻岩崩塌、滑坡主要是由于长期地震力循环作用下岩体劣化所致。为揭示该地区片麻岩在地震力作用下的劣化损伤机理,采用在不同应力水平条件下对片麻岩岩样进行循环荷载试验和三轴压缩试验的方法,分析了片麻岩阻尼参数及循环加、卸载前后三轴抗压强度的变化规律。研究结果表明:片麻岩阻尼比和阻尼系数随着循环荷载次数的增加而逐渐降低,随着应力水平的升高而增大;循环荷载作用后,片麻岩的三轴抗压强度均明显降低,且应力水平越高,降低的幅度越大;此外,片麻岩内部矿物颗粒的相互摩擦,原生微裂隙、孔洞的张开、闭合以及次生裂隙的产生、发展是导致其劣化损伤的主要机制。总的来说,长期地震力作用下,研究区片麻岩由于内部劣化损伤导致的力学性质降低,是该区域广泛发育大规模崩塌、滑坡等地质灾害的主要原因之一。

     

  • 图 1  试验仪器

    Figure 1.  Experiment instrument

    图 2  加载波形示意图

    Figure 2.  Schematic diagram of loading waveform

    图 3  不同应力水平条件下σd-εd曲线

    Figure 3.  Axial stress-axial strain curves under different stress levels

    图 4  岩石典型滞回圈曲线

    Figure 4.  Typical hysteretic loop of rocks

    图 5  滞回圈面积与循环荷载次数关系

    Figure 5.  Relation curves of hysteretic circle area and cyclic loading number

    图 6  岩石阻尼参数计算原理示意图

    σdmaxσdmin分别为滞回圈的峰值和谷值动应力;εdmaxεdmin分别为滞回圈的峰值和谷值动应变;Ed.动弹性模量

    Figure 6.  Schematic diagram of calculation principle of rock damping parameters

    图 7  阻尼比λ-循环荷载次数关系曲线

    Figure 7.  Relation curves of damping ratio and cyclic loading number

    图 8  阻尼系数C-循环荷载次数关系曲线

    Figure 8.  Relation curves of damping coefficient and cyclic loading number

    图 9  循环荷载作用下片麻岩三轴抗压强度变化曲线

    Figure 9.  Triaxial compressive strength curve of gneiss under

    表  1  循环荷载试验工况

    Table  1.   Conditions of cyclic loading test

    试样编号 围压/MPa 应力水平/MPa 振幅/MPa 加载频率/Hz 循环次数
    1 6 100 25 2 30
    2 6 125 25 2 30
    3 6 150 25 2 30
    4 6 175 25 2 30
    下载: 导出CSV
  • [1] 庞忠和.新疆塔县盆地地热系统基本特征与成因分析[C]//国土资源部地质环境司.中国地热能: 成就与展望-李四光倡导中国地热能开发利用40周年纪念大会暨中国地热发展研讨会论文集.北京: 地质出版社, 2010: 271-276.
    [2] 范存辉, 李治, 李虎, 等.新疆中拐地区石炭系火山岩构造裂缝发育特征、期次及渗流特征[J].地质科技情报, 2018, 37(3):38-43. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201803005
    [3] 郭瑞清, 刘桂萍, 胡雪原, 等.新疆塔里木南缘铁克里克东段晚奥陶世埃达克质岩的成因及地质意义[J].地质科技情报, 2018, 37(6):1-10. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201806001
    [4] 张明, 杨龙, 吕文韬, 等.新疆叶城-乌恰地区地震触发滑坡致灾机理调查报告[R].武汉: 中国地质大学(武汉), 2017: 56-58.
    [5] 葛修润.周期荷载下岩石大型三轴试件的变形和强度特性研究[J].岩土力学, 1987, 8(2):11-19. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YTLX198702001.htm
    [6] 葛修润, 卢应发.循环荷载作用下岩石疲劳破坏和不可逆变形问题的探讨[J].岩土工程学报, 1992, 4(3):56-60. http://www.cnki.com.cn/article/cjfdtotal-ytgc199203006.htm
    [7] 葛修润, 任建喜, 蒲毅彬, 等.岩石疲劳损伤扩展规律CT细观分析初探[J].岩土工程学报, 2001, 23(2):191-195. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ytgcxb200102013
    [8] 葛修润, 蒋宇, 卢允德, 等.周期荷载作用下岩石疲劳变形特性试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2003, 22(10):1581-1585. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yslxygcxb200310001
    [9] 林卓英, 吴玉山.岩石在循环荷载作用下的强度及变形特征[J].岩土力学, 1987, 8(3):31-37. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YTLX198703007.htm
    [10] 倪骁慧, 李晓娟, 朱珍德.不同频率循环荷载作用下花岗岩细观疲劳损伤特征研究[J].岩石力学与工程学报, 2011, 30(1):164-169. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yslxygcxb201101016
    [11] 许江, 王维忠, 杨秀贵, 等.细粒砂岩在循环加、卸载条件下变形实验[J].重庆大学学报:自然科学版, 2004, 27(12):60-62. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=cqdxxb200412016
    [12] Eyal S, Vladimir L, Audry O S, et al.Inelastic compaction, dilation and hysteresis of sandstones under hydrostatic conditions[J].Geophysical Journal International, 2014, 197(2):920-925. doi: 10.1093/gji/ggu052
    [13] 张媛, 许江, 杨红伟, 等.循环荷载作用下围压对砂岩滞回环演化规律的影响[J].岩石力学与工程学报, 2011, 30(2):320-326. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yslxygcxb201102014
    [14] 肖建清, 丁德馨, 徐根, 等.常幅循环荷载下岩石的变形特性[J].中南大学学报:自然科学版, 2010, 41(2):685-691. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zngydxxb201002049
    [15] Tutuncu A N, Podio A L, Gregory A R, et al.Nonlinear viscoelastic behavior of sedimentary rocks, Part Ⅰ:Effect of frequency and strain amplitude[J].Geophysics, 1998, 63(1):184-194. http://pubs.geoscienceworld.org/geophysics/article-pdf/63/1/184/3173428/184.pdf
    [16] Tutuncu A N, Podio A L, Sharma M M.Nonlinear viscoelastic behavior of sedimentary rocks, Part Ⅱ:Hysteresis effect and influence of type of fluid on elastic moduli[J].Geophysics, 1998, 63(1):195-203. http://adsabs.harvard.edu/abs/1998Geop...63..195T
    [17] 邓华锋, 胡玉, 李建林, 等.循环荷载的频率和幅值对砂岩动力特性的影响[J].岩土力学, 2017, 38(12):3402-3409. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ytlx201712002
    [18] 刘建锋, 谢和平, 徐进, 等.循环荷载下岩石变形参数和阻尼参数探讨[J].岩石力学与工程学报, 2012, 31(4):770-777. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yslxygcxb201204016
    [19] 朱珍德, 孙林柱, 王明洋.不同频率循环荷载作用下岩石阻尼比试验与变形破坏机制细观分析[J].岩土力学, 2010, 31(增刊1):8-12. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=ytlx2010z1002
    [20] 龙刚, 周宗红, 王海泉, 等.循环加卸载下灰岩力学特性试验研究[J].煤矿机械, 2016, 37(9):29-31. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=mkjx201609012
    [21] 张静波, 何斌, 吕岩松, 等.强中风化板溪群板岩填料干湿循环动力特性的试验研究[J].公路, 2017, 62(11):47-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GLGL201711009.htm
    [22] 孟陆波.循环荷载作用下片岩动参数试验研究[C]//中国材料科学学会破坏科学委员会, 中国力学学会MTS材料试验协作专业委员会.2014海峡两岸破坏科学与材料试验学术会议暨第十二届破坏科学研讨会/第十届全国MTS材料试验学术会议论文集.北京: 地质出版社, 2014: 623-629.
    [23] 聂明, 徐进, 任浩楠, 等.大理岩阻尼参数与动弹性参数的动三轴试验研究[J].岩石力学与工程学报, 2011, 30(增刊2):3989-3994. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YSLX2011S2083.htm
    [24] 高强, 曹函, 王天一, 等.三轴加载下页岩水力裂缝特征参数动态响应试验[J].地质科技情报, 2019, 38(5):261-268. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201905028
    [25] 赵强, 骆进, 谭龙, 等.支撑剂对单裂隙花岗岩的渗流特性与热交换影响试验研究[J].地质科技情报, 2018, 37(6):288-297. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201806037
  • 加载中
图(9) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  568
  • PDF下载量:  1146
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-20

目录

    /

    返回文章
    返回