干湿循环及循环加卸载作用下白云岩力学特性及能量演化规律研究

来源：黄金科学技术杂志2025年第4期北京时间：

作者：侯国庆, 王运敏, 李小双, 张锋, 鲁俊

单位： 绍兴文理学院，浙江 绍兴 312000, 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽 马鞍山 243000, 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, 常州大学，江苏 常州 213164, 齐鲁理工学院，山东 济南 250200

摘要：利用MTS 815.04试验系统对经过不同次数干湿循环的白云岩开展了不同围压的循环加卸载试验，从应力—应变曲线、峰值强度、动态弹性模量、能量演化和耗能比等方面，探讨了白云岩力学特性和能量演化规律。结果表明：（1）应力—应变曲线随干湿循环次数的增加表现出内凹的非线性特征；（2）循环荷载提高了白云岩的承载能力，循环荷载下的峰值强度超过了相同围压条件下常规压缩的峰值强度；（3）动态弹性模量在0.3σ c、0.5σ c和0.8σ c应力水平下的变化可划分为强化阶段和弱化阶段，且随围压的增加而增大，随干湿循环次数的增加而减小；（4）总能量和弹性能在循环加卸载中表现出典型的阶梯式上升；（5）白云岩在首次干湿循环过程中表现出显著的压密效应，其耗能比高于同一应力水平下的其余循环加卸载过程，耗能比均值随围压和干湿循环次数的增加以及应力水平的提高而增大。该研究成果为复杂环境的岩石力学特性提供了理论依据，对矿山边坡的灾害防控具有重要的参考意义。

关键词：岩石力学,白云岩,干湿循环,循环加卸载,动态弹性模量,能量演化

基金资助：云南省中央引导地方科技发展项目“重要生态敏感区磷矿山固废充填保水绿色开采技术应用研究”(202407AC110019),国家自然科学基金项目“干湿—冷热—循环载荷耦合下高陡岩质边坡裂隙岩体的疲劳失稳机理研究”(42477142),“干湿交替—爆破振动耦合下含空区高陡岩坡力学响应特征及其失稳机理研究”(42277154),贵州省科技计划项目“复杂环境应力下难采胶磷矿露天转地下开采岩体响应特征研究”（编号：黔科合支撑〔2022〕一般229）、山东省高等学校青创人才引育计划“边坡安全管控与灾害预防技术