大理巖在高應(yīng)力狀態(tài)下受小幅循環(huán)動力擾動的力學(xué)試驗

唐禮忠，武建力，劉濤，朱俊，舒計步

(中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙，410083)

巖體工程開挖在其圍巖中產(chǎn)生應(yīng)力重新分布并經(jīng)常受到鄰近工程開挖的動力作用。礦山開采常常是多采場、多巷道和多步驟開采活動，是一種典型的圍巖長期受到鄰近開挖影響的巖體工程。開挖空間的形成和改變造成圍巖處于不斷的應(yīng)力集中及應(yīng)力轉(zhuǎn)移動態(tài)變化狀態(tài)，采場爆破和較大的巖層動力失穩(wěn)破壞對采區(qū)巖體產(chǎn)生頻繁的動力作用。在深部開采礦山，巖體地應(yīng)力很高，深部開采中工程圍巖處于很高的應(yīng)力狀態(tài)和頻繁的動力作用可能是深部開采礦山巖爆的重要成因，因此，開展高應(yīng)力狀態(tài)和頻繁動力作用下巖石力學(xué)行為的研究已受到采礦巖石力學(xué)界的高度重視[1-2]，成為學(xué)術(shù)界和工程應(yīng)用的重要課題。礦山采場和巷道圍巖受到的動力作用主要表現(xiàn)為爆破產(chǎn)生的沖擊波、應(yīng)力波和地震波不同形式，這主要與受動力作用的工程圍巖與爆破源的位置有關(guān)，緊鄰爆破源的圍巖受沖擊波作用、鄰近爆破源的工程圍巖受到應(yīng)力波作用而離爆破源較遠處的工程圍巖受到地震波的作用，后者與較大的巖體破壞產(chǎn)生的地震波類似。較低頻率的地震波傳播的距離較遠其攜帶的能量也較大，因此，低頻地震波對巖體的破壞作用更大。礦山開采爆破和巖體破壞產(chǎn)生的地震波的低頻部分可達幾赫茲至幾十赫茲頻段[3]。因此，作為室內(nèi)試驗研究，可以在試驗機上進行循環(huán)加卸載試驗來模擬低頻地震波對巖石的作用條件。對巖石在循環(huán)荷載下的力學(xué)性質(zhì)，國內(nèi)外已經(jīng)做了很多研究，葛修潤等[4-5]通過試驗研究了巖石在循環(huán)荷載下破壞的極限變形規(guī)律和巖石在循環(huán)作用下發(fā)生破壞存在循環(huán)應(yīng)力水平下限；陶振宇等[6-9]研究了上限應(yīng)力、循環(huán)幅值、循環(huán)頻率和加載波形對巖石循環(huán)加卸載的影響；文獻[10-13]等從不同角度研究了巖石在循環(huán)作用下的損傷過程；左宇軍等[14]對靜載荷條件下巖石循環(huán)荷作用的力學(xué)特性；馬春德等[15]對紅砂巖做了雙向受靜載的動力擾動試驗。但是，現(xiàn)有研究多為大循環(huán)加卸載，其加載上限應(yīng)力都小于巖石靜力強度，每次卸載接近于完全卸載，為常規(guī)的循環(huán)加卸載試驗。在深部礦山中，工程開挖后造成的應(yīng)力集中和應(yīng)力重分布將導(dǎo)致很大范圍內(nèi)的巖體進入高應(yīng)力狀態(tài)甚至處于靜力屈服階段；爆破或巖體破壞產(chǎn)生的地震波對應(yīng)的動力擾動幅值相對于巖石動力破壞強度往往較小，因此，在高應(yīng)力靜力作用狀態(tài)下小幅振動的動力擾動是深部礦山巖體的一種重要受力形式；同時，這種小幅振動的動力與靜力疊加可能超出巖體的靜力極限強度。由此可見，研究同時高靜應(yīng)力和小幅振動的動力擾動作用條件下的巖石力學(xué)性質(zhì)對于揭示深部開采礦山巖體力學(xué)行為具有重要的理論和實際意義，但是目前對此的研究較少。本文作者在現(xiàn)有試驗條件的基礎(chǔ)上，以冬瓜山銅礦深部棲霞組大理巖作為試驗巖樣，開展在一維高靜應(yīng)力條件下對試件施加其上限應(yīng)力接近和超過靜力強度極限的小幅循環(huán)動力擾動作用的力學(xué)試驗，研究高應(yīng)力狀態(tài)下大理巖受小幅循環(huán)動力擾動作用的力學(xué)特性，為深部礦山開采巖體動力失穩(wěn)破壞的控制提供理論依據(jù)。

1 試驗設(shè)備及方案

本次試驗在中南大學(xué)力學(xué)測試中心的MTS-322電液伺服靜動萬能試驗機上進行，試驗系統(tǒng)見圖1。該系統(tǒng)只能施加單向荷載，軸向最大輸出荷載為動態(tài)±500 kN，可實現(xiàn)循環(huán)頻率為0～20 Hz。為實現(xiàn)巖石在一定靜力作用下的循環(huán)動力擾動試驗，首先以靜力加載方式對巖石施加靜力荷載，采用載荷控制，以一定的加載速度施加荷載，應(yīng)力達到某預(yù)定值后，以此靜應(yīng)力為平均應(yīng)力，施加周期性循環(huán)動力荷載，循環(huán)擾動時為了保持恒定的加載速率，采用載荷控制的方式加載，為模擬振動傳播時的彈性波，循環(huán)擾動波形取正弦波形式，試驗機以不變的上限荷載和下限荷載對巖石進行循環(huán)加載直至巖石破壞。加載過程和特征如圖2 所示，其中，σmax為循環(huán)荷載的上限應(yīng)力，σmin為循環(huán)荷載的下限應(yīng)力，σΔ=σmax-σmin為應(yīng)力幅值，σa=(σmax+σmin)/2 為平均應(yīng)力，T 為周期。試驗過程中試驗系統(tǒng)可采集軸向荷載、軸向變形、橫向變形和時間數(shù)據(jù)，并繪制相應(yīng)參數(shù)關(guān)系曲線。

圖1 試驗設(shè)備Fig.1 Testing instrument

圖2 循環(huán)荷載加載波形示意圖Fig.2 Schematic of load wave of cyclic loading

本次試驗研究的突出特點是高應(yīng)力狀態(tài)下受小幅循環(huán)動力擾動，試驗首先需要選取合理的平均應(yīng)力大小及循環(huán)動力擾動的循環(huán)幅值。為此進行了2 個預(yù)備性試驗，即單軸抗壓強度試驗和應(yīng)力水平試探性循環(huán)加載試驗。本次試驗所用巖樣為冬瓜山銅礦-790 m 中段 61 線頂板的棲霞組大理巖，埋深840 m，灰色，顆粒較粗，礦物成分為方解石。為提高試驗可比性，巖樣鉆取自同一塊巖石。試樣為直徑40 mm、高100 mm的圓柱形試件，端面不平行度和不垂直度在0.03 mm以內(nèi)。3 組單軸抗壓強度驗測得巖石單軸抗壓強度的平均值為77.04 MPa，彈性極限(屈服強度)為60 MPa。應(yīng)力水平試探性試驗是在同一個試件上，通過從較小的平均應(yīng)力水平開始施加循環(huán)荷載，然后逐級增大平均應(yīng)力水平，直至試件在某個較高應(yīng)力水平下循環(huán)破壞。該試驗的初始平均應(yīng)力設(shè)定為23 MPa，應(yīng)力幅值始終保持為25 MPa，試驗結(jié)果用于確定平均應(yīng)力水平和應(yīng)力上限。

為使試驗既處于高應(yīng)力水平條件，又有較高的成功率，平均應(yīng)力考慮以屈服強度為底限，不宜選取過高應(yīng)力水平。區(qū)別于現(xiàn)有巖石循環(huán)加卸載試驗，本次試驗要反映深部礦山開采條件下巖石處于高應(yīng)力狀態(tài)下受小幅振動的動力擾動的實際情況，因此，考慮到通常情況下，巖石的動力強度大于其靜力強度，本次試驗的靜力和動力擾動組合的上限應(yīng)力與巖石靜力強度接近，部分上限應(yīng)力大于巖石的靜力強度；動力擾動的循環(huán)幅值較小，并考慮改變幅值，以研究巖石在不同幅值的循環(huán)動力擾動下的力學(xué)特性。對應(yīng)的試驗方案見表1。

1) 在不同的平均應(yīng)力、相同的循環(huán)幅值條件下(方案1)，為實現(xiàn)高應(yīng)力，平均應(yīng)力水平選擇等于或大于屈服強度(60 MPa)，取3 個平均應(yīng)力水平即60，65和70 MPa，但循環(huán)幅值均為30 MPa(單軸抗壓強度的38%)的小幅循環(huán)動力擾動荷載，進行3 組試驗。可見，該試驗中巖石受的荷載上限會出現(xiàn)超過巖石靜力單軸抗壓強度的情況。

2) 在平均應(yīng)力水平不變，改變循環(huán)擾動應(yīng)力幅值條件下(方案2)，選取平均應(yīng)力為60 MPa(巖石屈服強度)，循環(huán)動擾動幅值分別為30，35 和50 MPa，進行3 組試驗。

席道瑛等[8]對不同循環(huán)頻率(5～15 Hz)循環(huán)動力加載試驗表明，隨著動力載荷的循環(huán)頻率增高，巖石材料損傷加劇，導(dǎo)致材料強度降低，模量減小，但其變化規(guī)律是一致的。因此，本次試驗采用循環(huán)動力擾動頻率為5 Hz，可在一定程度上模擬礦山地震活動低頻部分的特征，使試驗結(jié)果具有代表性。

2 試驗結(jié)果及分析

按照試驗方案，通過MTS 試驗系統(tǒng)測得了巖石在循環(huán)動力擾動作用下的完整的應(yīng)力-應(yīng)變曲線以及相關(guān)的試驗特性參數(shù)。圖3 所示為DH-4 大理巖試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖3 可以看出：大理巖先靜力加載到60 MPa，然后以30 MPa 的應(yīng)力幅值循環(huán)擾動，此時巖石的軸向應(yīng)變隨著荷載的變化而循環(huán)變化。這一過程中，巖石軸向應(yīng)變不斷的累積增大，當軸向應(yīng)變達到巖石的破壞極限時，巖石破壞。通常點c 以后，巖石應(yīng)力不會再達到上限應(yīng)力，習(xí)慣上把該點稱為極限應(yīng)變點[6]，正弦荷載1 個周期稱為1 次循環(huán)。試驗結(jié)果見表1。

2.1 循環(huán)動力擾動的應(yīng)力上限與強化作用

在試探性循環(huán)試驗中，對大理巖試件先加載到較低的平均應(yīng)力(23 MPa)，然后以較小的應(yīng)力幅值(25 MPa)循環(huán)加載，加載1 000 次后巖石基本沒有變化，然后荷載卸至0 MPa，提高平均應(yīng)力至38 MPa 再次循環(huán)加載，如此多次增大平均應(yīng)力，至平均應(yīng)力為61 MPa 時，巖石最終在循環(huán)加載條件下破壞。圖4 所示為對應(yīng)力-應(yīng)變曲線進行處理后得到應(yīng)力水平、循環(huán)數(shù)和軸向應(yīng)變的關(guān)系。較低平均應(yīng)力時，在循環(huán)荷載作用下，巖石軸向應(yīng)變以很小的量增加，最后基本保持不變。平均應(yīng)力提高，靜力加載產(chǎn)生的軸向應(yīng)變增大，但在循環(huán)荷載作用下軸向應(yīng)變?nèi)匀辉龃筝^小的值。可見，小幅值動力擾動下上限應(yīng)力在沒有達到一定的值前，大理巖不會破壞。這與常規(guī)循環(huán)試驗結(jié)果一致，巖石循環(huán)加載破壞存在應(yīng)力門檻值[4]。

圖3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線(試件DH-4)Fig.3 Axial stress-strain curve (specimen DH-4)

表1 大理巖循環(huán)動力擾動試驗方案Table 1 Scheme of mechanics experiments of marble under circle dynamic disturbance

圖4 應(yīng)變-循環(huán)數(shù)關(guān)系曲線(試件DH-2)Fig.4 Relationships between axial strain and cyclic times(specimen DH-2)

每次重新加載的靜力加載巖石的彈性模量與對應(yīng)的平均應(yīng)力關(guān)系如圖5 所示。由圖5 可見：隨著平均應(yīng)力的提高，巖石的彈性模量增加。在未達到門檻應(yīng)力之前，循環(huán)荷載對巖石并非沒有影響，循環(huán)荷載對巖石有強化作用，第6 次加載時的彈性模量比第1 次提高了43%。彈模的增加的原因首先是上一階段的循環(huán)加載使巖石內(nèi)的節(jié)理裂隙壓密閉合，使得巖石剛度變大；其次，本試驗選用的是粗晶大理巖，大理巖晶粒之間裂隙較多，受到循環(huán)荷載時大理巖晶粒破壞脫落充填到附近的空隙，提高了裂隙間的摩擦力，從而提高了大理巖的彈性模量。

圖5 彈性模量-平均應(yīng)力關(guān)系曲線(試件DH-2)Fig.5 Relationships between elastic modulus and average of cyclic load (specimen DH-2)

2.2 循環(huán)動力擾動下平均應(yīng)力對巖石破壞的影響

試驗方案1 為循環(huán)應(yīng)力幅值為30 MPa，平均應(yīng)力分別為60，65 和70 MPa 3 組循環(huán)動力擾動試驗。3組試驗的3 個典型試件的應(yīng)力-應(yīng)變曲線分別如圖3和6 所示。比較3 個試件的軸向應(yīng)力-應(yīng)變曲線發(fā)現(xiàn)，每個循環(huán)加卸載周期的變形量隨著平均應(yīng)力的提高而增加，表明在每個周期中有更多的能量損耗，巖石的損傷更大，產(chǎn)生的不可逆變形也越大。這3 組試驗試件破壞的平均動力擾動循環(huán)數(shù)分別為458，121 和4，可見，試件破壞需要的動力擾動循環(huán)數(shù)隨平均應(yīng)力增大而快速減少。另外，這3 組試驗測得3 種平均應(yīng)力下巖石循環(huán)加卸載階段的總應(yīng)變的平均值分別為0.239%，0.214%和0.213%，相差不大，這表明巖石在循環(huán)動力擾動下的破壞需要達到一定的變形量時才會發(fā)生。

2.3 應(yīng)力幅值和加載上限應(yīng)力對巖石破壞的影響

圖6 應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.6 Axial stress-strain curves

圖7 循環(huán)擾動幅值與循環(huán)數(shù)的關(guān)系曲線Fig.7 Relation curves of cyclic numbers-stress amplitude

試驗方案2 中，在平均應(yīng)力水平為60 MPa 的條件下進行了擾動應(yīng)力幅值分別為30，35 和50 MPa 等3 組不同的應(yīng)力幅值的循環(huán)動力擾動試驗。在試探性循環(huán)試驗中當平均應(yīng)力為61 MPa(擾動應(yīng)力幅值為25 MPa)時巖石最終發(fā)生破壞。擾動應(yīng)力幅值為25，30，35 和50 MPa 的4 組試驗中巖石最后發(fā)生破壞的平均循環(huán)數(shù)分別為983，458，176 和3，繪制這4 組試驗試驗破壞循環(huán)數(shù)與循環(huán)應(yīng)力幅值關(guān)系如圖7 所示。由圖7 得擬合關(guān)系式(見圖7)，表明在一定應(yīng)力水平下，隨著循環(huán)動力擾動的幅值增大巖石破壞需要的循環(huán)數(shù)減小，并呈指數(shù)降低。

本次試驗中，循環(huán)應(yīng)力幅值為25，30，35和50 MPa對應(yīng)的加載應(yīng)力上限與巖石靜力單軸抗壓強度之比即表1 所示上限應(yīng)力比分別為95%，97%，104%和110%，繪制加載應(yīng)力上限比與破壞循環(huán)數(shù)關(guān)系曲線如圖8 所示。試驗結(jié)果顯示，上限應(yīng)力與循環(huán)數(shù)呈指數(shù)關(guān)系，其擬合關(guān)系如圖8 所示，上限應(yīng)力超過巖石靜力強度后循環(huán)數(shù)顯著下降，巖石在動力擾動作用下極易破壞。因此，巖石在動力擾動條件下，加載上限應(yīng)力對巖石破壞的循環(huán)數(shù)也具有明顯影響。

圖8 循環(huán)擾動下加載上限應(yīng)力比與循環(huán)數(shù)的關(guān)系曲線Fig.8 Relationship between cyclic times and maximum load ratio

2.4 循環(huán)動力擾動作用下的不可逆變形

根據(jù)循環(huán)加動力擾動條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，測定每次動力擾動循環(huán)的加載曲線的斜率得其變形模量，測定動力擾動循環(huán)的卸載應(yīng)力點(上限應(yīng)力)的應(yīng)變得到軸向變形，將它們與對應(yīng)的循環(huán)擾動數(shù)繪制在同一個坐標圖，得到軸向應(yīng)變、變形模量和循環(huán)數(shù)關(guān)系曲線。圖9 所示為取試件編號為DH-6 作為本次試驗具有代表性試件曲線。由圖9 可見：軸向變形可以劃分為3 個階段：開始階段曲線上凸，大理巖在幾個擾動下發(fā)生較大的應(yīng)變；然后大理巖進入等速發(fā)展階段，軸向應(yīng)變以恒定速率呈線性規(guī)律發(fā)展，應(yīng)變緩慢增大；最后軸向應(yīng)變進入加速階段，曲線快速向上發(fā)展，軸向應(yīng)變迅速增大，在很少的幾個擾動下軸向應(yīng)變迅速增加到極限應(yīng)變。試樣在第1 和第3 階段的軸向應(yīng)變增加很快，而且累積軸向應(yīng)變占總應(yīng)變的90%以上。第2 階段軸向應(yīng)變發(fā)展很慢，而且累積變形量僅占總變形的10%左右，但這一階段占了循環(huán)加卸載的絕大部分時間。大理巖的不可逆變形是3 個階段應(yīng)變累積的結(jié)果，第2 階段是大理巖承受循環(huán)擾動的主要階段。由圖9 可見：彈性模量隨循環(huán)擾動數(shù)的變化也相應(yīng)的呈3 個階段，初始階段，大理巖變形模量急速上升，這主要是大理巖在靜載未閉合的微裂在循環(huán)擾動下閉合，巖石剛度變大；第2 階段，大理巖變形模量隨循環(huán)擾動數(shù)緩慢降低，這時的巖石處于密實狀態(tài)，裂紋逐漸萌生，并穩(wěn)定擴展。最后階段，變形模量很快變小，此時大理巖裂紋已經(jīng)基本貫通，大理巖已經(jīng)失去承載能力，在很小的擾動下很快產(chǎn)生很大的變形。比較變形模量和軸向應(yīng)變與循環(huán)擾動數(shù)關(guān)系曲線可見，軸向應(yīng)變與變形模量的變化階段是對應(yīng)的。

圖9 軸向應(yīng)變、變形模量與循環(huán)數(shù)關(guān)系曲線(試件DH-6)Fig.9 Evolution curve of axial strain and deformation moduli vs cyclic numbers (specimen DH-6)

式中：σ，ε 和E 分別為巖石試件受到的應(yīng)力、應(yīng)變和彈性模量；D 為損傷變量，D 反映了材料內(nèi)部的損傷程度，D=0 時，巖石完整無損傷，D=1 時，巖石完全破壞。

如果考慮每次應(yīng)力循環(huán)幅值不變，研究循環(huán)動力擾動過程中巖石的累積損傷，則可視式(3)中σ 為循環(huán)應(yīng)力變化幅值，其值為常量，從而分析累積損傷變量D 和累積應(yīng)變ε 之間的關(guān)系。對式(3)兩邊對ε 求導(dǎo)并整理得：

式中：ε0為循環(huán)開始時的軸向應(yīng)變，此時D=0；εd為循環(huán)結(jié)束巖石破壞時的軸向應(yīng)變，此時D=1。對式(4)從D=0 到1，ε 同時從ε0到εd積分得：

D=0 時，將ε=ε0代入式(6)，得C2=0；將D=1 時，ε=εd代入式(4)

則式(6)變?yōu)?/p>

由試驗數(shù)據(jù)測定的動力循環(huán)開始時的巖石的軸向應(yīng)變ε0，循環(huán)結(jié)束巖石破壞時的巖石軸向應(yīng)變εd，每次循環(huán)擾動的上限應(yīng)力對應(yīng)的巖石軸向應(yīng)變ε，代入式(8)，則可計算每次循環(huán)上限應(yīng)力對應(yīng)的損傷變量，即本次循環(huán)動力擾動后巖石的累積損傷量D。圖10所示為由平均應(yīng)力為60 MPa，動力循環(huán)幅值分別為30，35 和 50 MPa 的3 組循環(huán)動力擾動試驗數(shù)據(jù)(其中的典型試件的試驗數(shù)據(jù))按式(8)計算結(jié)果繪制的損傷變量與循環(huán)數(shù)關(guān)系曲線。由圖10 可見：巖石損傷變量隨循環(huán)數(shù)的增加初期突然增加、之后緩慢增加、最后快速增大導(dǎo)致巖石最終破壞等3 個發(fā)展階段。由圖10還可發(fā)現(xiàn)，增大循環(huán)荷載應(yīng)力幅值巖石在第2 階段的循環(huán)數(shù)明顯減少，應(yīng)力幅值為50 MPa 時第2 階段基本沒有；同時，增大應(yīng)力幅值還會提高第2 階段的損傷變量的發(fā)展速率，當應(yīng)力幅值分別為30，35 和50 MPa 時對應(yīng)的變化率分別為2×10-4，7×10-4和2.5×10-1，這就顯著加快巖石疲勞破壞的速度，大大降低了巖石壽命，尤其在應(yīng)力幅值為50 MPa 時，巖石3 個循環(huán)荷載作用下就發(fā)生破壞。研究結(jié)果表明，不同動力擾動應(yīng)力幅值對巖石損傷的發(fā)展速率和發(fā)展階段具有明顯影響。

2.5 巖石循環(huán)加卸載破壞形態(tài)分析

在靜力單調(diào)加載和受到靜力加循環(huán)動力擾動荷載作用下，巖體試件總體上呈單斜面剪切破壞，如圖11所示。但是，在靜力單調(diào)加載作用下，試件產(chǎn)生的剪切面破裂面相對連續(xù)、平直和光滑；而在循環(huán)動力擾動荷載作用下，巖件產(chǎn)生的破裂面的形態(tài)相對復(fù)雜，并且存在大量平行于軸向的裂紋和破壞面，巖石膨脹更明顯，巖石局部呈碎裂化破壞，臨近破壞時會有片落現(xiàn)象，片落的裂塊中含有許多磨碎的大理巖晶粒。仔細觀察發(fā)現(xiàn)，這些縱向張拉裂隙的發(fā)育是隨動力擾動的循環(huán)數(shù)的增加而逐漸加深的；循環(huán)動力擾動的上限應(yīng)力大于巖石靜力強度的條件下，縱向裂隙對巖石試件的破壞更加明顯。動力擾動的循環(huán)幅值越大，這些縱向張拉裂隙越發(fā)育，這是循環(huán)荷載的反復(fù)作用和裂紋形成后裂塊間不斷摩擦造成的。由圖11 可見：靜力加循環(huán)動力擾動作用條件下，大理巖的破壞表現(xiàn)出剪切和張拉疲勞2 種特征。這種剪切和循環(huán)的張拉疲勞作用可能導(dǎo)致巖石碎裂化，并在部分試件的試驗過程中產(chǎn)生巖石碎片彈射，這可以很好解釋冬瓜山銅礦巷道圍巖的碎裂化現(xiàn)象和局部的應(yīng)變型巖爆。

圖10 損傷變量-循環(huán)數(shù)關(guān)系Fig.10 Damage variable versus cyclic numbers

圖11 不同動載幅值下巖石試件的破壞形態(tài)Fig.11 Failure modes of marble specimens under different amplitudes

3 結(jié)論

1) 循環(huán)動力擾動荷載上限應(yīng)力達到門檻值之前，大理巖的彈性模量隨平均應(yīng)力增大而增大，動力擾動對巖石抵抗變形的能力起到了強化作用。

2) 當上限應(yīng)力與巖石靜力強度相近時，隨著平均應(yīng)力的提高，每次循環(huán)動力擾動周期內(nèi)巖石的變形量增大；平均應(yīng)力和循環(huán)應(yīng)力幅值的改變對巖石的疲勞壽命具有明顯影響，它們與破壞時的循環(huán)數(shù)之間呈負指數(shù)關(guān)系。

3) 隨循環(huán)數(shù)的增加，不可逆變形和損傷變量均呈現(xiàn)先快速增大、然后低速增加，最后高速增長直至巖石破壞的變化規(guī)律；變形模量則呈先急劇增大、然后緩慢減小，最后急劇減小的變化規(guī)律。不同動力擾動應(yīng)力幅值對巖石損傷的發(fā)展速率和發(fā)展階段具有明顯影響。

4) 在靜力和循環(huán)動力擾動共同作用條件下，大理巖試件產(chǎn)生單斜剪切破裂面和許多次級縱向張拉破裂面，張拉破裂面隨動力循環(huán)數(shù)的增加而增多，試件破壞表現(xiàn)出剪切和張拉疲勞2 種特征。

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