【摘要】：工程節(jié)理巖體在漫長的地質(zhì)構(gòu)造作用過程中,不斷地受荷載作用反復(fù)作用,節(jié)理面強度發(fā)生弱化現(xiàn)象是比較常見的。本文通過人工澆注水泥砂漿制作不同起伏角試樣,在不同法向應(yīng)力作用下開展了直剪試驗、循環(huán)加卸載直剪試驗;根據(jù)剪切試驗過程和試驗曲線,分析節(jié)理剪切應(yīng)力-剪切位移、法向位移-剪切位移曲線的特性和節(jié)理破壞機(jī)理。系統(tǒng)研究節(jié)理剪切弱化強度和變形的力學(xué)特性,量化節(jié)理強度弱化參數(shù)與剪切位移演化規(guī)律。主要研究內(nèi)容和研究成果如下:(1)基于試驗剪切應(yīng)力-剪切位移曲線,研究節(jié)理試樣法向應(yīng)力、起伏角以及摩擦系數(shù)模型(τ/σ)與節(jié)理強度弱化特征規(guī)律。分別對節(jié)理剪切弱化階段的峰值強度和殘余強度進(jìn)行最小二乘法線性和拋物線回歸擬合分析,得出其峰值強度和殘余強度更適用于Mohr-Coulomb強度準(zhǔn)則。在不同加載條件下分析節(jié)理破壞形式,結(jié)果表明節(jié)理剪切破壞模式及峰后弱化階段發(fā)展受起伏角大小和法向應(yīng)力大小的控制。(2)根據(jù)節(jié)理剪脹曲線,分析節(jié)理剪脹變形和剪脹角在節(jié)理峰值后區(qū)變化規(guī)律。在經(jīng)驗剪脹模型的基礎(chǔ)上,對不同起伏角的峰值剪脹角擬合分析建立殘余剪脹角模型。(3)在Mohr-Coulumb強度理論公式模型的基礎(chǔ)上,考慮了剪切弱化的影響,提出了節(jié)理弱化殘余強度τ_r與法向應(yīng)力σ_n有關(guān)殘余強度公式模型。對節(jié)理剪切變形特性曲線進(jìn)行分析,得出節(jié)理強度弱化后其剪切剛度會發(fā)生相應(yīng)的劣化效應(yīng)。基于Clough等提出的雙曲線模型思想,用數(shù)學(xué)幾何方法得出節(jié)理強度弱化后其剪切應(yīng)力-剪切位移關(guān)系。(4)針對節(jié)理面強度弱化特征,將節(jié)理峰值強度弱化至殘余強度分解成一系列的脆性跌落與塑性流動的變形過程,模擬節(jié)理強度弱化曲線過程,模擬結(jié)果與試驗有較好的吻合性。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU45
【圖文】：

化階段的變形過程，為了有明顯的應(yīng)力軟化，在選擇起伏角上均采用較大角度的試件。為了方便加工廠制模，選取厚度為20mm的鋼材通過線切割制成帶鋸齒型鋼模（如圖2.2），其尺寸：150 mm×150 mm×10mm，表面起伏角的水平距離均為等長。加工時上下兩部分節(jié)理試樣分開進(jìn)行澆注和養(yǎng)護(hù)。

泥標(biāo)號32.5R。為了從客觀上避免由于材料自身強度和養(yǎng)護(hù)條件對實驗造成的影響，試樣采用同一條件的制作和養(yǎng)護(hù)。試樣經(jīng)澆筑成型后24小時拆模，在20℃環(huán)境下濕養(yǎng)28天左右（如圖2.3、2.4），試件養(yǎng)護(hù)后的單軸抗壓強度20-30MPa。

圖 2.3 節(jié)理試件濕養(yǎng) 圖 2.4 節(jié)理試件在對人工節(jié)理試件進(jìn)行剪切試驗之前,對所制作的類巖石進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)試驗，定類巖石基本力學(xué)參數(shù)。準(zhǔn)備性階段試驗包括單、三軸試驗，主要測定人工的單軸抗壓強度、抗拉強度、節(jié)理粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角、彈性模量和泊松比，基本參數(shù)采用《國際巖石力學(xué)學(xué)會》和《巖石力學(xué)試驗規(guī)程》建議的方法。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2771130