矿冶工程

作者：张春阳, 张宇超, 李小双

单位：1.武汉理工大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉 430070; 2.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071; 3.武汉理工大学 安全科学与应急管理学院，湖北 武汉 430070; 4.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽 马鞍山 243000; 5.金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽 马鞍山 243000; 6.绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 312000

关键词：白砂岩,单轴压缩,应变率,3D-DIC系统,加载速率,变形破坏特征,位移场,力学性能

基金：国家自然科学基金面上项目(52174088,42277154);岩土力学与工程国家重点实验室开放基金课题(Z020015);国家磷资源开发利用工程技术研究中心开放基金(NECP2022-04)

通过选取典型岩样，研究了白砂岩在10^-5～10^-3 s^-1应变率范围内的单轴压缩性能，采用3D-DIC系统观测和采集岩样表面位移云图，并分析不同应变率下岩样变形破坏特征差异。结果表明，岩样表面位移场变化反映了破坏面演化规律，剪切破坏面与位移场集中存在对应关系。全局轴向应变差异主要发生在微裂隙压密到弹性变形期间; 加载初期，全局径向应变存在差异，在峰值强度时下端部区域径向位移最大，岩样上端部变形受到端部效应影响，径向向外膨胀受端面与垫片间摩擦限制; 此外，下端部局部轴向应变大于上端部区域。随着加载速率增大，岩样从延性特征向脆性特征转变。加载速率较低时，岩样破坏过程中孔隙坍塌使得部分裂隙再次闭合、滑移而产生摩擦效应，从而使峰值强度附近的应力-应变曲线出现波动。白砂岩峰值强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载速率增大而增加。

来源：2023年第1期

《矿冶工程》期刊编辑部

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