本文關(guān)鍵詞：雙軸壓縮下多裂紋體類巖石材料破壞試驗與分形研究

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【摘要】：在工程中巖體的失穩(wěn)破壞過程實質(zhì)就是巖體中的裂隙在工程擾動下的萌生、擴(kuò)展、及貫通的過程;大量的巖體工程實踐表明,巖體的失穩(wěn)破壞與其巖體中裂隙的分布形式及所處周圍的應(yīng)力環(huán)境等因素相關(guān),因此研究裂隙巖體的變形、破壞規(guī)律及貫通模式具有重要的意義。本文以預(yù)制多裂紋體類巖石試件,在雙軸壓縮下裂紋的擴(kuò)展及試件破壞特性來進(jìn)行分析,本文主要內(nèi)容如下:(1)制備出120組裂紋傾角為30°、45°、60°及裂紋條數(shù)為10、15、20、25和30條的多裂紋體類巖石試件通過巖石剪切流變儀進(jìn)行雙軸壓縮,實現(xiàn)不同試件在側(cè)向應(yīng)力(0.5Mpa、1.0Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa)條件下的加載試驗;記錄并描述實驗過程中試件的裂紋擴(kuò)展情況。(2)得到試件的軸向應(yīng)力—應(yīng)變曲線關(guān)系,曲線呈現(xiàn)S型,試件裂紋歷經(jīng)閉合階段、彈性變形階段、裂紋的萌生和擴(kuò)展(或試件局部變形)、應(yīng)變軟化階段;在不同的側(cè)向壓力與裂紋條數(shù)對其試件軸向峰值強(qiáng)度影響較明顯,裂紋條數(shù)的增多,其峰值強(qiáng)度有明顯的減小;隨著側(cè)向壓力的增加,峰值強(qiáng)度增加;裂紋傾角為30°~45°比傾角為60°的峰值強(qiáng)度表現(xiàn)要低。(3)進(jìn)一步分析在試件裂紋條數(shù)遞增時,試件的破壞形式由翼形拉裂紋逐漸發(fā)展到翼形拉裂紋與次生剪切裂紋的復(fù)合型破壞;不同側(cè)向壓力對其貫通模式的影響主要表現(xiàn)為,隨著側(cè)向壓應(yīng)力的增加,貫通模式呈現(xiàn)由翼形裂紋的擴(kuò)展與翼形裂紋+軸向次生剪切裂紋演化為翼形裂紋+軸向和橫向次生剪切裂紋;當(dāng)側(cè)向壓力為0.5 Mpa,試件大致貫通發(fā)生在試件的局部,以翼形裂紋+軸向次生剪切裂紋為主;當(dāng)側(cè)向壓力增至2.0Mpa,不同的裂紋傾角,多裂紋體的破壞形式沿原生裂紋傾斜方向的翼形裂紋呈斜對角貫通破壞。(4)通過不同多裂紋體試件在不同側(cè)向壓力下的雙軸加載試驗,試件破壞過程的裂紋擴(kuò)展程度,采用盒子法測量試件破壞過程中不同應(yīng)力點試件裂紋的分形維數(shù),分析試件在破壞過程的分形維數(shù)變化趨勢;分析其結(jié)果,試件的破壞程度越高,其相關(guān)性越好,試件的分形維數(shù)呈現(xiàn)出增大的趨勢;試件裂紋擴(kuò)展分布程度高,越密集,其所測分形維數(shù)越高。
【關(guān)鍵詞】：多裂紋體類巖石材料 雙軸壓縮 翼形裂紋 剪切裂紋 分形維數(shù)
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究方法15-17
• 1.2.1 理論研究15-16
• 1.2.2 試驗研究16-17
• 1.2.3 數(shù)值模擬研究17
• 1.3 本文主要的研究內(nèi)容及研究目的17-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-19
• 1.3.2 研究目的19-20
• 1.4 本文的課題來源20-22
• 第二章 應(yīng)力作用下裂隙巖體斷裂力學(xué)特性研究22-34
• 2.1 雙向應(yīng)力作用下巖石裂紋斷裂強(qiáng)度特性22-25
• 2.1.1 壓剪巖石裂紋斷裂強(qiáng)度22-23
• 2.1.2 最大周向應(yīng)力準(zhǔn)則下壓剪巖石裂紋初裂強(qiáng)度23-25
• 2.2 應(yīng)力作用下壓剪裂紋擴(kuò)展分析25-27
• 2.2.1 裂紋擴(kuò)展阻力和裂紋的亞臨界擴(kuò)展25-26
• 2.2.2 翼形裂紋的壓剪起裂26-27
• 2.3 巖橋斷裂貫通模式分析27-32
• 2.3.1 裂紋的擴(kuò)展模式27-28
• 2.3.2 巖橋破壞貫通模式28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 雙軸壓縮下多裂紋類巖石材料破壞試驗34-58
• 3.1 試件的裂隙空間布置及試件制備34-38
• 3.1.1 試件的裂隙空間布置34-36
• 3.1.2 試件的制備36-38
• 3.2 預(yù)制裂隙類巖石試件的雙軸加載及試驗過程記錄38-42
• 3.2.1 試驗設(shè)備38-40
• 3.2.2 預(yù)制裂隙類巖石試件的雙軸壓縮方式40-41
• 3.2.3 試驗過程采集及結(jié)果記錄41-42
• 3.3 雙軸壓縮條件下多裂隙類巖石試件試驗結(jié)果42-55
• 3.3.1 雙軸壓縮條件下多裂類巖石試件裂紋擴(kuò)展過程42-45
• 3.3.2 雙軸壓縮條件下類巖石試件軸向應(yīng)力 —應(yīng) 變曲線45-50
• 3.3.3 雙軸加載條件下多裂紋類巖石試件強(qiáng)度50-55
• 3.4 本章小結(jié)55-58
• 第四章 雙軸壓縮下多裂紋體類巖石材料破壞規(guī)律與貫通模式分析58-72
• 4.1 雙軸壓縮下不同裂紋條數(shù)類巖石試件破壞規(guī)律58-61
• 4.2 雙軸壓縮下不同裂隙傾角試件破壞規(guī)律61-64
• 4.3 雙軸壓縮下多裂紋體類巖石試件的貫通模式64-67
• 4.4 雙軸加載下巖橋破壞模式分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-72
• 第五章 雙軸加載下多裂紋體類巖石試件破壞過程分形維數(shù)計算72-84
• 5.1 分形理論72-74
• 5.1.1 分形的定義72-73
• 5.1.2 分形的重要特征73-74
• 5.2 分形維數(shù)測量方法74-76
• 5.2.1 網(wǎng)格盒子法74-75
• 5.2.2 線段盒子法75-76
• 5.2.3 弦長盒子法76
• 5.3 分形維數(shù)測量76-78
• 5.4 雙軸加載下試件破壞分形維數(shù)研究78-82
• 5.5 本章小結(jié)82-84
• 第六章 結(jié)論與展望84-88
• 6.1 主要結(jié)論84-85
• 6.2 展望85-88
• 參考文獻(xiàn)88-92
• 致謝92-94
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與科研項目94

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉學(xué)偉;劉泉聲;劉濱;潘玉叢;;側(cè)向壓力對裂隙巖體破壞形式及強(qiáng)度特征的影響[J];煤炭學(xué)報;2014年12期

2 趙延林;萬文;王衛(wèi)軍;王敏;彭青陽;;類巖石材料有序多裂紋體單軸壓縮破斷試驗與翼形斷裂數(shù)值模擬[J];巖土工程學(xué)報;2013年11期

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本文編號：687369