郭红军，季明，孙中光，等. 循环荷载作用下红砂岩能量演化特征研究[J]. 采矿与岩层控制工程学报，2021，3( 4 )：043019.
GUO Hongjun，JI Ming，SUN Zhongguang，et al. Energy evolution characteristics of red sandstone under cyclic load[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering，2021，3( 4 )：043019.
循环荷载作用下红砂岩能量演化特征研究
郭红军1,2，季 明3，孙中光4,5，周 舟3
( 1. 江苏建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116；2. 中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏 徐州 221116；3. 中国矿业大学 矿业工程学院 深部煤炭资源开采教育部重点实验室，江苏 徐州 221116；4. 瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037；5. 中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039 )
摘 要：岩石是一种非均质、各向异性的天然介质，由随机分布的晶粒和裂隙构成。结合红砂岩单轴循环加卸载试验，重新划分了加卸载过程中的应变能密度的组成，包括塑性应变能密度和弹性应变能密度，后者为裂隙应变能密度与基质应变能密度之和，旨在进一步探索红砂岩在循环荷载作用下的能量演化特征。研究结果表明：① 随着应力水平的升高，各应变能均呈指数式增长，弹性应变能占主导，为60%～80%，其中基质应变能基本不低于70%，塑性阶段，二者增速降低；② 将整个加卸载过程分为3个应力水平阶段：低于20%应力水平、20%～70%应力水平和大于70%应力水平，与岩石单轴载荷作用下的压密阶段、弹性阶段和塑性阶段具有一致性；③ 弹性能量指数整体呈先升后降趋势，在65%～75%应力水平时出现最大值，该应力状态下岩石启动岩爆的可能性增加，回弹变形指数整体呈降低—波动—升高—降低的趋势，反映岩石内部基质与裂隙在载荷作用下的变形特征。研究结果可为分析工程岩体稳定性及冲击危险性提供参考。
关键词：红砂岩；循环荷载；应力水平；应变能密度；岩爆
基金项目：江苏省高等学校自然科学研究面上资金资助项目( 20KJB560032 )；重庆市自然科学基金资助项目( cstc2019jcyj-msxmX0633，cstc2020jcyj-msxmX0972 )；江苏省建设系统科技项目( 指导类 )资金资助项目( 2020ZD30 )；天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目( 2020-TD-ZD007 )
作者简介：郭红军( 1989— )，男，甘肃兰州人，讲师，博士，主要从事岩石力学、井巷围岩控制和地下工程动力灾害方面的研究工作。E-mail：hong jun_g@163.com
通信作者：季明( 1982— )，男，江苏盐城人，副教授，博士( 后 )，主要从事采矿工程与岩石力学方面的研究工作。E-mail：jiming@cumt. edu. cn
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