基于NSCB石灰岩试样的加载速率和尺寸效应对其断裂韧度的影响研究

张盛，王东坤，王龙飞，王小良，乔洋

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院 河南 焦作 454000；2．煤炭安全生产河南省协同创新中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

岩石的断裂韧度是表征岩石材料抵抗裂纹起裂和扩展能力的参数，包含Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型断裂韧度，其中Ⅰ型断裂是岩石最常见的断裂方式。不同尺寸的岩石断裂特性有一定差异，存在明显的尺寸效应现象[1-5]，加载速率也是影响岩石断裂韧度的重要因素之一[6-11]。国内外关于岩石尺寸效应与加载速率等方面的试验研究和理论探索已经取得了不少成果。张盛等[3-4]采用仅变化裂缝长度和几何相似的大理岩中心圆孔裂缝平台巴西圆盘试样，在霍普金森压杆系统上进行动态冲击劈裂试验，分析了裂缝长度和几何相似对试样动态断裂韧度测试值的影响；冯峰等[5]用中心直裂纹平台巴西圆盘测试岩石动态断裂韧度的尺寸效应，测试结果表明，岩石的动态断裂韧度同时受到加载速率和尺寸效应等影响；李永盛[6]、王洪亮等[7]和张志镇等[8]通过对红砂岩进行不同加载速率的单轴压缩实验发现抗压峰值强度随加载速率的提高呈对数增大；苏海健等[9]对高温后砂岩进行了不同加载速率的单轴压缩试验，结果表明，试样的峰值强度和峰值应变具有明显的加载速率效应，且呈现正线性关系；刘世奇等[10]利用自研试验系统进行了不同加载速率的直接拉伸和巴西劈裂试验，结果表明，岩石的抗拉强度随着应变速率增加而增加，且临界拉伸应变与应变速率也呈现正相关性；……