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实际工程中的岩体不仅受到静荷载的作用,同时也受到动荷载的作用。岩体在静荷载作用下的变形和强度特性研究已经取得了大量的成果,然而对于动荷载尤其是循环荷载对岩体变形和强度影响的研究还不是很充分。因此,本文将针对砂岩试样在循环荷载作用下的变形特征和动力学特性展开研究。
本文对砂岩试样进行了不同应变水平、不同加载频率和不同应力上限条件下的循环荷载试验,分析了不同加载条件下试样的变形、强度和阻尼特性。主要得出了如下研究成果:
1)通过对砂岩试样进行不同应变水平条件下的循环荷载试验研究,得出随着循环周期数的增加,试样的应力、动弹性模量和阻尼比都是逐渐减小的;在相同循环周数下,试样的动弹性模量随着应变水平的提高而增大,而应力和阻尼比随着应变水平的提高而减小。
2)通过对砂岩试样进行不同加载频率条件下的循环荷载试验研究,得出在相同循环周期数下,加载频率越大,产生的轴向应变越小;当加载频率为0.5Hz时,试样的侧向应变呈先增大后减少的趋势,当加载频率为2.5Hz时,试样的侧向应变一直呈增大的趋势。通过这种变化趋势可以推断:加载频率越高,试样越容易产生疲劳破坏。
3)通过对砂岩试样进行不同应力上限条件下的循环荷载试验研究,得出当应力上限为70MPa时,试样的侧向应变随循环次数的增加先增大后减小,当应力上限为85MPa时,试样的侧向应变一直呈增大的趋势,通过这种变化趋势可以判断应力上限越高,试样越容易产生疲劳破坏;在相同循环周数下,随着应力上限的提高,试样的轴向应变、应变幅值、滞回环面积和阻尼比越大;当应力上限小于屈服强度时,在相同循环周数下,试样的弹性模量随着应力上限的提高而增大,当应力上限高于屈服强度时,相同循环周数下,试样的弹性模量随着应力上限的提高而减小。