【摘要】：天然巖體往往含有各種形式的節(jié)理、斷層。在外荷載作用下,這些軟弱結構面的發(fā)展往往造成巖體失穩(wěn)破壞。研究裂隙巖石壓縮破壞模式對于巖體工程,如隧道及地下工程,邊坡工程,水利水電工程建設等均有重要理論和實踐意義,對于揭示岸坡深部巖體變形破裂(深裂縫)成因機理及深卸荷巖體工程利用等具有重要意義。本文制作不同裂隙組合的相似材料,采用自主研發(fā)的“YDS-3型巖石力學多功能試驗機”進行試驗加載,以PIV粒子成像測速技術方法作為試驗觀測手段,借助PIVProcess流場處理系統(tǒng)將照片轉為位移矢量,基于有限元原理計算應力。論文分析了裂隙試樣表面的應力場特征、巖樣變形破壞過程、裂隙組合形式對巖樣強度特性的影響、裂紋貫通模式以及各因素對巖樣破壞模式的影響。主要成果如下:(1)預制裂隙端部的最大壓應力與最大拉應力隨著軸向應力的增加,均呈現(xiàn)出先持續(xù)增加,隨后保持穩(wěn)定,隨后波動變化,最后持續(xù)增加的規(guī)律。這種規(guī)律揭示了預制裂隙端部應力集中與應力釋放的過程。(2)各因素對巖樣表面?zhèn)认驊?σ_x)分布影響表現(xiàn)為:隨著預制裂隙傾角增大,拉應力集中區(qū)域由預制裂隙端部擴展至預制裂隙面及巖橋區(qū)域,壓應力集中區(qū)域減小,并向預制裂隙下端移動。巖橋傾角增加,預制裂隙面及巖橋區(qū)域壓應力集中區(qū)域減少;拉應力集中區(qū)域逐漸增加。循環(huán)加卸載的巖樣與同條件下常規(guī)加載的巖樣相比,預制裂隙面及巖橋區(qū)域拉應力集中區(qū)域減小。側壓越大,預制裂隙面及巖橋區(qū)域拉應力集中區(qū)域減小。(3)在外荷載下,無論是常規(guī)加載還是循環(huán)加卸載,巖樣通常經(jīng)歷四個階段:壓密階段、彈性變形階段、塑性變形階段、峰后階段。雙裂隙巖樣峰值強度明顯小于單裂隙巖樣峰值強度。循環(huán)加卸載對巖樣力學性質(zhì)具有一定弱化作用,其峰值強度、起裂應力均低于同等裂隙組合形式下的巖樣。側壓越大,巖樣峰值強度和起裂應力越大。裂隙傾角為45°、60°時,巖樣峰值強度最小,巖樣起裂應力最小。裂隙搭接的巖樣(即巖橋傾角大的巖樣),其強度小于裂隙未搭接的巖樣(即巖橋傾角小的巖樣)。(4)應力集中強度比k呈現(xiàn)先增加,隨后保持穩(wěn)定,然后波動,最后持續(xù)增加的規(guī)律。k的變化規(guī)律反映了裂隙巖石變形破壞過程中的應力集中與應力釋放過程,k與軸向應變關系曲線的特征點與巖樣變形破壞各階段應力閥值具有較好的一致性,因而可以基于k的變化規(guī)律劃分裂隙巖石變形破壞過程。(5)預制裂隙端部標示點位移發(fā)生跳躍可預示該區(qū)域將萌生宏觀裂紋。位移跳躍點分布的位置與萌生裂紋的類型相關,1號、3號點的位移跳躍預示著剪裂紋的形成;2號、4號點的位移跳躍預示著拉裂紋的形成。(6)本次試驗一共觀察到三大類巖樣破壞模式:張性破壞、剪性破壞、張剪性復合破壞;九小類巖橋貫通模式。無論巖橋貫通模式為哪一類,預制裂隙附近或巖橋區(qū)域均出現(xiàn)了拉應力(側向應力)集中和切向應力集中現(xiàn)象。當巖樣巖橋貫通模式為剪性貫通或復合貫通時,切向應力集中程度明顯高于巖橋貫通模式為張性貫通的巖樣。(7)裂隙傾角小(0°、15°)的巖樣更容易發(fā)生張性破壞,裂隙傾角大(75°、90°)的巖樣更容易發(fā)生剪性破壞,裂隙傾角中等的巖樣更易發(fā)生張剪復合破壞(30°、45°、60°)。巖橋傾角大(預制裂隙搭接)的巖樣更容易發(fā)生張性破壞(120°、150°),巖橋傾角小(預制裂隙未搭接)的巖樣更容易發(fā)生剪性破壞(30°、60°),巖橋傾角中等的巖樣更易發(fā)生張剪復合破壞(90°)。當裂隙傾角與巖橋傾角接近時,即兩條預制裂隙近共面時,巖樣易發(fā)生剪性破壞。循環(huán)加卸載條件下,巖樣更易發(fā)生剪性破壞;側壓增大,巖樣更易發(fā)生張剪復合破壞。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU45

【參考文獻】

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本文編號：2440609