【摘要】：節(jié)理巖體是自然界常見的一類復雜介質,具有較強的非均質性與非連續(xù)性。由于形成條件與地質運動的作用,使得節(jié)理巖體內部含有大量復雜交錯的裂隙,裂隙的存在又對巖體的物理力學性質產生重大影響,給建設在巖體中的各種工程(如巖質邊坡、基坑等工程)帶來了安全隱患。因此開展節(jié)理巖體的損傷破壞規(guī)律與失穩(wěn)預測研究,對保證巖土工程的安全建設與穩(wěn)定運營具有重要意義。為此,本文以湖南地區(qū)常見的黃砂巖為研究對象,開展了單軸壓縮試驗與聲發(fā)射實驗。研究了單軸壓縮下節(jié)理巖體的受力特性、變形破壞規(guī)律。運用聲發(fā)射技術及理論對節(jié)理巖體進行了損傷分析與破壞失穩(wěn)預測,為工程實際提供一定的指導性建議。論文主要研究內容和結論如下:(1)通過單軸壓縮破壞試驗,獲得了節(jié)理巖體的應力應變特性與破壞模式。在節(jié)理的影響下,巖體的強度與剛度與完整無節(jié)理巖體相比均有不同程度的弱化。節(jié)理巖體的強度與彈性模量變化趨勢相同,均隨節(jié)理傾角增大呈開口向上的拋物線分布,其中45°傾角節(jié)理巖體強度與彈性模量均為最低。節(jié)理巖體破壞模式主要有兩類,穿切節(jié)理面的張拉破壞和沿節(jié)理面的剪切破壞。在節(jié)理傾角由0°增大到90°的過程中,節(jié)理巖體的破壞模式由以穿切節(jié)理面的張拉破壞為主逐漸轉變?yōu)橐匝毓?jié)理面的剪切破壞為主,且45°節(jié)理傾角為兩種破壞模式的臨界角度值。(2)通過對聲發(fā)射數(shù)據(jù)的檢測與分析,獲得了聲發(fā)射特征參數(shù)(振鈴計數(shù)率與能量計數(shù)率)與巖體破壞過程中的幾個階段的對應關系。試件破壞前的振鈴計數(shù)率與能量計數(shù)率連續(xù)突增可以作為試件破壞的前兆。聲發(fā)射損傷本構曲線與節(jié)理巖體的試驗曲線吻合較好,說明聲發(fā)射信號與節(jié)理巖體內部的損傷具有一致性,利用聲發(fā)射特征參數(shù)可以估計節(jié)理巖體強度與受力狀態(tài)。(3)通過將振鈴計數(shù)率與時間的關系進行擬合,結合尖點突變模型對節(jié)理巖體破壞進行預測分析。結果表明:聲發(fā)射特征參數(shù)預測節(jié)理巖石破壞的預測結果與實際情況基本吻合。大多數(shù)情況都能做到提前預測,但也出現(xiàn)少數(shù)預測結果不理想的情況,如突變模型剛進入非穩(wěn)定狀態(tài)時巖體就發(fā)生破壞,因此應結合節(jié)理巖體的聲發(fā)射本構關系與突變理論對節(jié)理巖體的安全穩(wěn)定性做出評價與預測。
【圖文】：

技術路線圖

節(jié)理設置與試件
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU45

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本文編號：2604651