矿业研究与开发

不同循环加卸载速率下盐岩能量演化与损伤规律研究

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刘冰冰 ¹^,²^,³ , 武志德 ¹^,²^,³ , 完颜祺琪 ¹^,²^,³ , 李康 ¹^,²^,³ , 郝爱胜 ¹^,²^,³ , 白松 ¹^,²^,³ , 吴佳楠 ¹^,²^,³ , 陶野 ¹^,²^,³

矿业研究与开发 | 矿山安全与环保 2026,46(7): 164-172

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矿业研究与开发 |矿山安全与环保 2026 , 46 (7) : 164 -172

不同循环加卸载速率下盐岩能量演化与损伤规律研究

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刘冰冰¹^,²^,³, 武志德¹^,²^,³, 完颜祺琪¹^,²^,³, 李康¹^,²^,³, 郝爱胜¹^,²^,³, 白松¹^,²^,³, 吴佳楠¹^,²^,³, 陶野¹^,²^,³

作者信息

^1．中国石油勘探开发研究院，北京　100083

^2．国家能源地下储气库研发中心，北京　100083

^3．中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室，河北廊坊市　065007

通讯作者:

武志德（1982—），男，山西太谷人，博士，高级工程师，主要从事岩石力学实验及储气库稳定性评价方面的研究工作。E-mail:wuzhide69@petrochina.com.cn

作者简介:

刘冰冰（1997—），男，黑龙江佳木斯人，硕士，工程师，主要从事岩石力学实验及地下储能库稳定性评价方面的研究工作。E-mail:Liubb2022@petrochina.com.cn

Energy Evolution and Damage Law of Salt Rock Under Different Cyclic Loading and Unloading Rates

Bingbing Liu¹^,²^,³, Zhide Wu¹^,²^,³, Qiqi Wanyan¹^,²^,³, Kang Li¹^,²^,³, Aisheng Hao¹^,²^,³, Song Bai¹^,²^,³, Jia'nan Wu¹^,²^,³, Ye Tao¹^,²^,³

Affiliations

^1.Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China

^2.National Energy Underground Gas Storage Research and Development Center, Beijing 100083, China

^3.CNPC Key Laboratory of Oil and Gas Underground Storage Engineering, Langfang, Hebei 065007, China

出版时间: 2026-07-25

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摘要

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为探究不同加卸载速率下盐岩的能量演化规律与损伤机制，以国内某拟建盐穴压缩空气储能库的盐岩为研究对象，开展不同加卸载速率下盐岩试样的单轴循环加卸载试验，并采用力学试验、声发射监测与能量分析方法，探究其力学响应与损伤演化过程。结果表明：单轴循环加卸载条件下，盐岩呈现显著的黏塑性，加卸载速率越高，盐岩的抗压强度越低；随着加卸载循环次数增大，输入功持续递增，弹性能先升高后降低，耗散能持续增加并在后期占据主导地位；声发射活动与应力水平呈正相关关系，低加卸载速率下，盐岩内部以低能量、高频次的微破裂活动为主，高加卸载速率下，则呈现高能量、低频次的宏观裂纹扩展特征；盐岩的损伤演化可划分为初期缓慢、中期平稳和后期加速3个阶段，且加卸载速率越高，相同应力水平下盐岩的损伤程度越大。研究成果可为盐穴储能库注采速率优化、长期稳定性评估等提供参考。

关键词

盐岩 / 单轴循环加卸载 / 力学响应 / 能量演化 / 声发射监测

Abstract

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To investigate the energy evolution law and damage mechanisms of salt rock under different loading and unloading rates, salt rock specimens obtained from a proposed salt cavern compressed air energy storage (CAES) facility in China were subjected to uniaxial cyclic loading and unloading tests at varying rates. Mechanical testing, acoustic emission (AE) monitoring and energy analysis methods were employed to explore the mechanical response and damage evolution process. The results indicate that under uniaxial cyclic loading and unloading conditions, the salt rock exhibits significant viscoelasticity, and its compressive strength decreases as the loading and unloading rate increases. With an increasing number of loading and unloading cycles, the input work continuously increases; the elastic energy first increases and then decreases, whereas the dissipated energy increases continuously and dominates in the later stages. Acoustic emission activity demonstrates a positive correlation with the stress level. Under low loading and unloading rates, the internal behavior of the salt rock is dominated by low-energy, high-frequency micro-fracturing activities. Conversely, under high loading and unloading rates, it exhibits macroscopic crack propagation characteristics characterized by high-energy and low-frequency. The damage evolution of the salt rock can be divided into three stages: an initial slow stage, a middle stable stage, and a final accelerated stage. Furthermore, a higher loading and unloading rate results in a greater degree of damage in the salt rock under the same stress level. The findings provide a theoretical basis for optimizing the injection-production rates and evaluating the long-term stability of salt cavern energy storage facilities.

Key words

Salt rock / Uniaxial cyclic loading and unloading / Mechanical response / Energy evolution / Acoustic emission monitoring

引用本文

刘冰冰, 武志德, 完颜祺琪, 李康, 郝爱胜, 白松, 吴佳楠, 陶野. 不同循环加卸载速率下盐岩能量演化与损伤规律研究. 矿业研究与开发, 2026 , 46 (7) : 164 -172 .

Bingbing Liu, Zhide Wu, Qiqi Wanyan, Kang Li, Aisheng Hao, Song Bai, Jia'nan Wu, Ye Tao. Energy Evolution and Damage Law of Salt Rock Under Different Cyclic Loading and Unloading Rates[J]. Mining Research and Development, 2026 , 46 (7) : 164 -172 .

基金

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中国石油天然气集团有限公司基础性前瞻性项目(2022DJ83)
中国石油集团科学技术研究院有限公司科学研究与技术开发项目(2023YCQ01)
中国石油青年科技专项(2024DQ03071)

参考文献

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排序方式：

2026年第46卷第7期

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接收时间：2025-08-26
首发时间：2026-10-27
出版时间：2026-07-25

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出版历史

收稿日期：2025-08-26

基金

中国石油天然气集团有限公司基础性前瞻性项目(2022DJ83)

中国石油集团科学技术研究院有限公司科学研究与技术开发项目(2023YCQ01)

中国石油青年科技专项(2024DQ03071)

作者信息

^1．中国石油勘探开发研究院，北京　100083

^2．国家能源地下储气库研发中心，北京　100083

^3．中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室，河北廊坊市　065007

通讯作者:

武志德（1982—），男，山西太谷人，博士，高级工程师，主要从事岩石力学实验及储气库稳定性评价方面的研究工作。E-mail:wuzhide69@petrochina.com.cn

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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