粒度对砂岩应变率动态响应的影响( Influence of grain size on the strain-rate-dependent dynamic response of sandstones )

Miao Yu Shaohua Li Qianyu Sun Shuang Wang

冲击波压裂是煤层气开采中的一项新技术。了解不同粒径岩石的动态损伤破坏机理对冲击波压裂具有重要意义。本文研究了砂岩在20～100 s应变率下的动态抗压强度和破坏模式，以及相应的细观响应。分离式霍普金森压杆(SHPB)结果表明，在较低应变率(ε\documentclass[12pt]{minimal}usepackage{amsmath}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{uphrsfs}usepackage{upgreek}setlength{oddsidemargin}{-69pt}egin{document}$$dot{varepsilon}$$end{document}=20-60s)下，细颗粒样品在中等强度（较短的微裂纹和较高的密度）在较高的应变率(ε\documentclass[12pt]{minimal}usepackage{amsmath}usepackage{amsfonts}usepackage{amssymb}usepackage{amsbsy}usepackage{upgreengy}setlength{oddsidemargin}{-69pt}egin{document}$$dot{varepsilon}$$end{document}=60-100s)。然而，粗粒度样品的趋势则相反。然后用光学显微镜获得了测试样品的微裂纹特征。微裂纹密度和微裂纹长度可以分别解释试样的动态抗压强度和断裂模式对应变率的依赖关系。这些结果有助于建立一个多尺度框架来分析煤层气开采过程中裂缝产生的本质机理。重点讨论了砂岩在中等应变率下的动态抗压强度和破坏模式，以及相应的细观响应；在较低应变率下，细晶试样的破碎程度较轻，强度增加幅度适中；在较高应变率下，与粗晶试样相比，细晶试样的破碎程度较高，强度增加幅度较大；微裂纹密度和微裂纹长度可以分别解释试样的动态抗压强度和断裂模式对应变率的依赖关系。

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