為了探究鎖固巖橋破壞模式及演化機制,通過在完整試樣端部預制裂隙以形成中部巖橋,采用物理試驗和RFPA^2D數(shù)值模擬方法,研究不同鎖固巖橋角度試樣破壞模式及裂隙擴展演化機制的影響規(guī)律,并利用斷裂力學理論分析巖橋裂隙擴展機理。研究結果表明:利用數(shù)字圖像技術,從定量角度分析裂隙擴展類型,得出試驗試樣最終破壞是由前期損傷不斷積累所導致的結果;鎖固段巖橋角度α對鎖固段的破壞有重要影響,當α≤90°時,鎖固巖橋段發(fā)生張拉貫通破壞;當90°<α<120°時,鎖固巖橋段發(fā)生張拉剪切貫通破壞;當α≥120°時,鎖固巖橋段并沒有發(fā)生貫通破壞。最終得出3種試樣破壞模式:下部裂隙張拉擴展,貫通中部巖橋;上下部裂隙同時張拉擴展,剪切貫通中部巖橋;下部裂隙張拉擴展,貫通試樣上端面,中部巖橋沒有發(fā)生破壞。 

【文章來源】：中國安全生產(chǎn)科學技術. 2020年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

邊坡巖橋概化模型示意

本文采用由石膏、水和緩凝劑按質(zhì)量比1 ∶0.2 ∶0.005配制而成的高強度速凝石膏的類巖石材料。試件模型尺寸確定為110 mm×110 mm×30 mm(長×寬×高)。模型鎖固段長度保持不變,前緣緩裂隙的長度和傾角保持不變。通過改變后緣裂隙的位置和長度實現(xiàn)鎖固段巖橋角度的變化,設置巖橋角度為45°,90°,135° 3個試驗方案,裂隙布置及幾何參數(shù)見圖2。通過在預定位置嵌入預定厚度0.5 mm厚的鋁箔片預制裂紋,在固結前拔出,并在室溫內(nèi)養(yǎng)護12 h脫模,其中模擬前緣裂縫充填黏土與石膏混合材料,靜置1 d后檢查裂紋的平整度和貫穿性,打磨后繼續(xù)養(yǎng)護28 d,試件制作完成。1.2 試驗儀器與方法

單軸壓縮試樣試驗系統(tǒng)如圖3所示。試驗系統(tǒng)由數(shù)字圖像采集子系統(tǒng)和數(shù)字圖像后處理軟件子系統(tǒng)組成。數(shù)字圖像采集子系統(tǒng)包括加載設備、高清數(shù)碼攝像機、補充光源和計算機。數(shù)字圖像后處理軟件子系統(tǒng)通過采集到的圖像處理得到試件表面位移場和應變場的演化過程。在實驗過程中,首先調(diào)節(jié)光源穩(wěn)定且亮度足夠,以使在加載過程中能夠獲得可靠的灰度值;然后通過設置高清數(shù)碼攝像機固定采樣頻率來采集圖像;最后,通過后處理軟件子系統(tǒng)對采集到的圖像進行處理,獲取需要的結果。加載設備采用最大加載量程為300 kN的MTS萬能試驗機,采用位移方式控制,設置加載速度為0.2 mm/min,持續(xù)加載直致試件破壞。加載前在試件兩端加上與巖樣端部匹配的鋼性墊塊。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]開放型巖橋裂紋貫通機理及脆性破壞特征研究[J]. 陳國慶,陳毅,孫祥,王棟,秦昌安,林之恒.  巖土工程學報. 2020(05)
[2]主、次裂隙對巖石變形破壞機制的影響研究[J]. 李克鋼,王庭,秦慶詞,潘震,黃偉,楊寶威.  中國安全生產(chǎn)科學技術. 2019(02)
[3]基于數(shù)字圖像相關技術的混凝土剪切破壞實驗研究[J]. 白鵬翔,倪英薦,蔣睿,雷冬.  科學技術與工程. 2018(36)
[4]不同裂隙形式類巖體單軸壓縮破壞特征研究[J]. 孫冰,鄒春海,曾晟,方耀楚,王富林.  防災減災工程學報. 2018(06)
[5]平行節(jié)理相互作用對節(jié)理巖體的力學行為影響[J]. 王飛,曹平,曹日紅,高青鵬,熊心廣,王柱.  中南大學學報(自然科學版). 2018(10)
[6]基于數(shù)字圖像相關法的含填充裂隙大理巖單軸壓縮破壞過程研究[J]. 袁媛,潘鵬志,趙善坤,王斌,宋桂紅.  巖石力學與工程學報. 2018(02)
[7]含天然硬性結構面大理巖破裂過程與機制研究[J]. 蘇方聲,潘鵬志,高要輝,馮夏庭,劉暢.  巖石力學與工程學報. 2018(03)
[8]基于聲發(fā)射多參量分析的巖橋裂紋擴展研究[J]. 朱振飛,陳國慶,肖宏躍,劉輝,趙聰.  巖石力學與工程學報. 2018(04)
[9]“三段式”巖石滑坡的鎖固段破壞模式及演化機制[J]. 黃達,張曉景,顧東明.  巖土工程學報. 2018(09)
[10]板狀頁巖單軸壓縮實驗及斷裂力學分析[J]. 侯振坤,楊春和,孫書偉,郭印同,王磊,徐峰,劉杰.  煤炭學報. 2017(05)



本文編號：2941301