【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(jié)構(gòu)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(duì)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(shè)等均有重要理論和實(shí)踐意義,對(duì)于揭示岸坡深部巖體變形破裂(深裂縫)成因機(jī)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(xué)多功能試驗(yàn)機(jī)”進(jìn)行試驗(yàn)加載,以PIV粒子成像測(cè)速技術(shù)方法作為試驗(yàn)觀測(cè)手段,借助PIVProcess流場(chǎng)處理系統(tǒng)將照片轉(zhuǎn)為位移矢量,基于有限元原理計(jì)算應(yīng)力。論文分析了裂隙試樣表面的應(yīng)力場(chǎng)特征、巖樣變形破壞過程、裂隙組合形式對(duì)巖樣強(qiáng)度特性的影響、裂紋貫通模式以及各因素對(duì)巖樣破壞模式的影響。主要成果如下:(1)預(yù)制裂隙端部的最大壓應(yīng)力與最大拉應(yīng)力隨著軸向應(yīng)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(dòng)變化,最后持續(xù)增加的規(guī)律。這種規(guī)律揭示了預(yù)制裂隙端部應(yīng)力集中與應(yīng)力釋放的過程。(2)各因素對(duì)巖樣表面?zhèn)认驊?yīng)力(σ_x)分布影響表現(xiàn)為:隨著預(yù)制裂隙傾角增大,拉應(yīng)力集中區(qū)域由預(yù)制裂隙端部擴(kuò)展至預(yù)制裂隙面及巖橋區(qū)域,壓應(yīng)力集中區(qū)域減小,并向預(yù)制裂隙下端移動(dòng)。巖橋傾角增加,預(yù)制裂隙面及巖橋區(qū)域壓應(yīng)力集中區(qū)域減少;拉應(yīng)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(yù)制裂隙面及巖橋區(qū)域拉應(yīng)力集中區(qū)域減小。側(cè)壓越大,預(yù)制裂隙面及巖橋區(qū)域拉應(yīng)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(gè)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(qiáng)度明顯小于單裂隙巖樣峰值強(qiáng)度。循環(huán)加卸載對(duì)巖樣力學(xué)性質(zhì)具有一定弱化作用,其峰值強(qiáng)度、起裂應(yīng)力均低于同等裂隙組合形式下的巖樣。側(cè)壓越大,巖樣峰值強(qiáng)度和起裂應(yīng)力越大。裂隙傾角為45°、60°時(shí),巖樣峰值強(qiáng)度最小,巖樣起裂應(yīng)力最小。裂隙搭接的巖樣(即巖橋傾角大的巖樣),其強(qiáng)度小于裂隙未搭接的巖樣(即巖橋傾角小的巖樣)。(4)應(yīng)力集中強(qiáng)度比k呈現(xiàn)先增加,隨后保持穩(wěn)定,然后波動(dòng),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(yīng)力集中與應(yīng)力釋放過程,k與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線的特征點(diǎn)與巖樣變形破壞各階段應(yīng)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(yù)制裂隙端部標(biāo)示點(diǎn)位移發(fā)生跳躍可預(yù)示該區(qū)域?qū)⒚壬暧^裂紋。位移跳躍點(diǎn)分布的位置與萌生裂紋的類型相關(guān),1號(hào)、3號(hào)點(diǎn)的位移跳躍預(yù)示著剪裂紋的形成;2號(hào)、4號(hào)點(diǎn)的位移跳躍預(yù)示著拉裂紋的形成。(6)本次試驗(yàn)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(fù)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(yù)制裂隙附近或巖橋區(qū)域均出現(xiàn)了拉應(yīng)力(側(cè)向應(yīng)力)集中和切向應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)巖樣巖橋貫通模式為剪性貫通或復(fù)合貫通時(shí),切向應(yīng)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(fù)合破壞(30°、45°、60°)。巖橋傾角大(預(yù)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(yù)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(fù)合破壞(90°)。當(dāng)裂隙傾角與巖橋傾角接近時(shí),即兩條預(yù)制裂隙近共面時(shí),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(cè)壓增大,巖樣更易發(fā)生張剪復(fù)合破壞。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2440609