自然界中遍布巖體,它是許多地質構造的重要組成部分。在礦山巖體力學中巖體被視為有結構特征,巖塊（結構體）和結構面共同組成了巖體。在礦山巖體工程中結構面主要表現(xiàn)為斷層、層理、節(jié)理等。結構面對巖體的力學特性具有重要的影響,因此研究結構面的特征,進而研究其力學特性對巖體工程具有重要的意義。首先,針對巖石試件力學試驗不可重復性的缺陷,應用三維掃描技術獲取巖石結構面形貌數(shù)據,以所獲形貌數(shù)據為基礎,應用3D打印技術制作一批形貌特征相同的結構面模具;在制備好的鋼模內澆注一批大小為10 cm×10 cm×10cm石膏結構面試件。三維掃描與3D打印技術實現(xiàn)了相貌特征相同的結構面在不同法向應力和不同方向的剪切力學試驗。然后,在實驗室開展了石膏結構面的各向異性剪切力學試驗,對同一批16個完全相同的結構面進行了四個方向（0°、90°、180°、270°）的剪切力學試驗,每個方向的法向力分為4個等級,分別為0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa。試驗結果表明隨著法向應力的增加峰值剪切強度也在增加;不同方向剪切強度不相同,在90°、180°方向的剪切強度要大于0°和270°方向的剪切強度,相對剪切方... 

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的背景及研究意義
        1.1.1 課題的背景
        1.1.2 課題的意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 剪切強度研究概述
        1.2.2 巖體結構面顆粒流方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 剪切強度的各向異性
    1.3 課題研究的主要內容及技術路線
2.結構面剪切強度及數(shù)值模擬理論基礎
    2.1 剪切強度峰值估算模型及粗糙度計算方法
        2.1.1 結構面剪切強度峰值估算模型
        2.1.2 粗糙度計算方法
    2.2 顆粒物質(細觀)力學
        2.2.1 簡介
        2.2.2 顆粒流程序(PFC)簡介
    2.3 本章小結
3 類巖石結構面試件的制備
    3.1 制備流程
    3.2 制備設備簡介
        3.2.1 白光掃描儀
        3.2.2 3D打印機
        3.2.3 鋼制模具
    3.3 巖石結構面形貌數(shù)據的獲取及模具制作
        3.3.1 相似材料的選取
        3.3.2 模具數(shù)字文件的制作及打印
    3.4 石膏結構面試件澆筑及養(yǎng)護
    3.5 本章小結
4 類巖石結構面直剪實驗及數(shù)據分析
    4.1 直剪試驗加載裝置改進
    4.2 類巖石結構面各向異性直剪試驗
    4.3 類巖石結構面各向異性特征分析
        4.3.1 結構面基本摩擦角的測定及驗證
        4.3.2 結構面剪切強度的各向異性分析
        4.3.3 結構面粗糙度的分析
    4.4 本章小結
5 類巖石結構面直剪試驗數(shù)值模擬
    5.1 單軸試驗及細觀參數(shù)標定
        5.1.1 單軸試驗結果
        5.1.2 單軸試驗細觀參數(shù)的標定
        5.1.3 平直結構面數(shù)值模擬及結構面細觀參數(shù)的標定
    5.2 Barton曲線剪切模擬及結果驗證與剪切細觀行為分析
        5.2.1 Barton曲線剪切模擬及結果驗證
        5.2.2 粗糙結構面直剪破壞過程細觀分析
    5.3 類巖石結構面各向異性數(shù)值模擬
        5.3.1 結構面二維輪廓線的獲取
        5.3.2 各向異性剪切試驗數(shù)值模型的建立
        5.3.3 模擬結果分析
    5.4 本章小結
6 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
在學研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]四川茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村滑坡特征與成因機制初步研究[J]. 許強,李為樂,董秀軍,肖先煊,范宣梅,裴向軍.  巖石力學與工程學報. 2017(11)
[2]裂隙巖體結構面直剪特性與參數(shù)反演試驗[J]. 駱宏勛,陳東,陳驊偉,蔣沖,陳兆,沙策,劉霖.  鐵道科學與工程學報. 2017(09)
[3]巖體結構面剪切強度模型研究進展[J]. 陳世江,王創(chuàng)業(yè),王超,常建平.  金屬礦山. 2017(06)
[4]不同粗糙度結構面時效強度特征[J]. 王振,沈明榮,田光輝,張清照.  巖石力學與工程學報. 2017(S1)
[5]考慮各向異性特征的三維巖體結構面峰值剪切強度研究[J]. 陳世江,朱萬成,王創(chuàng)業(yè),王超,郭靈飛.  巖石力學與工程學報. 2016(10)
[6]考慮細觀力學特征的結構面剪切行為分析[J]. 盧敦華,林杭,曹日紅,方建勤.  礦業(yè)研究與開發(fā). 2016(04)
[7]基于PFC2D數(shù)值試驗的異性結構面剪切強度特性研究[J]. 張雅慧,汪丁建,唐輝明,李長冬,易賢龍.  巖土力學. 2016(04)
[8]類節(jié)理巖石直剪試驗力學特性的數(shù)值模擬研究[J]. 李曉鋒,李海波,夏祥,劉博,馮海鵬.  巖土力學. 2016(02)
[9]非充填粗糙節(jié)理直剪分析及參數(shù)反演[J]. 盧敦華,林杭,曹日紅,方建勤.  礦業(yè)研究與開發(fā). 2016(01)
[10]含坡度均方根的節(jié)理峰值剪切強度經驗公式[J]. 唐志成,黃潤秋,張建明,王曉川.  巖土力學. 2015(12)

博士論文
[1]基于離散元方法的節(jié)理巖體各向異性力學參數(shù)表征及應用[D]. 王培濤.東北大學 2015
[2]基于數(shù)字圖像處理的巖體結構面粗糙度三維表征方法及其應用[D]. 陳世江.東北大學 2015
[3]基于BAP的巖體結構面粗糙度與峰值抗剪強度研究[D]. 葛云峰.中國地質大學 2014

碩士論文
[1]巖體結構面形貌特征對剪切特性影響的數(shù)值研究[D]. 高云起.燕山大學 2016
[2]3D打印技術在巖石力學試樣制備方面的應用探討[D]. 華敏杰.南京大學 2015



本文編號：3708237