利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统和PCI–2声发射(AE)三维定位系统,对甘肃北山花岗岩在直接拉伸和间接拉伸试验条件下的强度、变形及其破坏全过程的声发射特征进行研究。试验结果表明:直接拉伸得到的抗拉强度的平均值、最大值和最小值均分别高于间接拉伸,且前者峰值应力时的应变量小于后者,约为后者的6.03%;直接拉伸试验加载开始至40%峰值应力阶段,声发射较为平静,此后声发射计数和能量均开始增加,接近峰值应力时,声发射事件数达到最大;间接拉伸试验整个破坏过程的声发射计数率基本持平,但40%峰值应力前的初期加载阶段的声发射能率高于40%峰值应力后;间接拉伸过程中,试件受压缩应力及加载接触部位屈服破坏的影响,能量释放量高于直接拉伸。
以某大型水电工程坝址煌斑岩脉软弱岩体为例,将采自现场的煌斑岩完整岩块制备成已含有结构面的岩体试件,利用MTS815Flex Test GT岩石力学试验系统,采用特殊的技术手段,对其进行了系列水岩耦合三轴试验研究。针对空隙水压力对煌斑岩体强度特性与变形特性的影响,以及围压对变形特性的影响进行了相关性分析,建立了相应的预测模型。结果表明岩体内聚力c与空隙水压力有密切的关系,随空隙水压力增大而迅速降低,甚至完全丧失;内摩擦角φ在空隙水压力作用下变化很小。整体上看,围压增加增大了变形模量与泊松比,而空隙水压力增加则减小了变形模量,增大了泊松比。
根据《工程岩体试验方法标准》(GP/T50266—1999)中建议的岩石单轴压缩试验加载速率,并结合天然气储库注气、采气循环过程的运营状态,利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,以大理岩作为对比岩石,对作为天然气储库围岩的盐岩损伤卸载模量,进行单轴压缩加卸载试验和单轴压缩低周循环荷载试验研究;试验加载采用轴向荷载控制,每个试件均按7级不同应力幅值加卸载;低周循环荷载试验采用轴向荷载的正弦波控制加载,其频率为1.0 Hz,控制每级动荷载下的振动周次不低于30个循环。研究得到盐岩应力–应变滞回环均为条带状,在加卸载转折部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢;大理岩则均为尖叶状,在加卸载处对应弹性相应较快;盐岩的卸载模量测试得到的变化趋势在加卸载和低周循环荷载下相反,而大理岩测试结果则相同,并均随应力增加递减。测试结果表明,应力幅值的大小较循环周次的多少对盐岩不可逆变形增量的影响更加显著,研究得到储库运营中盐岩的损伤演化特征。
利用MTS 815Flex Test GT岩石力学试验系统,对花岗岩进行了不同加载频率单轴压缩下的5级正弦波加卸载试验。正弦波加载频率依次为1、2、3、4Hz,循环应力幅值由岩石平均抗压强度的20%～60%等间距确定,每级应力幅值为400个振动循环。试验结果表明,花岗岩塑性变形随加载次数的增加而逐渐增大,且动应力动应变滞回环为月牙形;同一加载频率下,花岗岩的动弹性模量、动泊松比和单位体积耗散能随动应力水平的升高而升高,且随着加载频率的升高,动弹性模量逐渐降低,而动泊松比和单位体积耗散能逐渐升高,表明动荷载频率越高,对岩石劣化作用的能力越强;同一级动荷载下花岗岩动弹性模量和动泊松比随循环周次增加而变化不明显,单位体积耗散能随循环周次增加逐渐减小。
