自然界中遍布巖體,它是許多地質(zhì)構(gòu)造的重要組成部分。在礦山巖體力學(xué)中巖體被視為有結(jié)構(gòu)特征,巖塊（結(jié)構(gòu)體）和結(jié)構(gòu)面共同組成了巖體。在礦山巖體工程中結(jié)構(gòu)面主要表現(xiàn)為斷層、層理、節(jié)理等。結(jié)構(gòu)面對巖體的力學(xué)特性具有重要的影響,因此研究結(jié)構(gòu)面的特征,進(jìn)而研究其力學(xué)特性對巖體工程具有重要的意義。首先,針對巖石試件力學(xué)試驗(yàn)不可重復(fù)性的缺陷,應(yīng)用三維掃描技術(shù)獲取巖石結(jié)構(gòu)面形貌數(shù)據(jù),以所獲形貌數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),應(yīng)用3D打印技術(shù)制作一批形貌特征相同的結(jié)構(gòu)面模具;在制備好的鋼模內(nèi)澆注一批大小為10 cm×10 cm×10cm石膏結(jié)構(gòu)面試件。三維掃描與3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相貌特征相同的結(jié)構(gòu)面在不同法向應(yīng)力和不同方向的剪切力學(xué)試驗(yàn)。然后,在實(shí)驗(yàn)室開展了石膏結(jié)構(gòu)面的各向異性剪切力學(xué)試驗(yàn),對同一批16個完全相同的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行了四個方向（0°、90°、180°、270°）的剪切力學(xué)試驗(yàn),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(yàn)結(jié)果表明隨著法向應(yīng)力的增加峰值剪切強(qiáng)度也在增加;不同方向剪切強(qiáng)度不相同,在90°、180°方向的剪切強(qiáng)度要大于0°和270°方向的剪切強(qiáng)度,相對剪切方... 

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)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(qiáng)度研究概述
        1.2.2 巖體結(jié)構(gòu)面顆粒流方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 剪切強(qiáng)度的各向異性
    1.3 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線
2.結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度及數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    2.1 剪切強(qiáng)度峰值估算模型及粗糙度計算方法
        2.1.1 結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度峰值估算模型
        2.1.2 粗糙度計算方法
    2.2 顆粒物質(zhì)(細(xì)觀)力學(xué)
        2.2.1 簡介
        2.2.2 顆粒流程序(PFC)簡介
    2.3 本章小結(jié)
3 類巖石結(jié)構(gòu)面試件的制備
    3.1 制備流程
    3.2 制備設(shè)備簡介
        3.2.1 白光掃描儀
        3.2.2 3D打印機(jī)
        3.2.3 鋼制模具
    3.3 巖石結(jié)構(gòu)面形貌數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)面試件澆筑及養(yǎng)護(hù)
    3.5 本章小結(jié)
4 類巖石結(jié)構(gòu)面直剪實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析
    4.1 直剪試驗(yàn)加載裝置改進(jìn)
    4.2 類巖石結(jié)構(gòu)面各向異性直剪試驗(yàn)
    4.3 類巖石結(jié)構(gòu)面各向異性特征分析
        4.3.1 結(jié)構(gòu)面基本摩擦角的測定及驗(yàn)證
        4.3.2 結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度的各向異性分析
        4.3.3 結(jié)構(gòu)面粗糙度的分析
    4.4 本章小結(jié)
5 類巖石結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)數(shù)值模擬
    5.1 單軸試驗(yàn)及細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定
        5.1.1 單軸試驗(yàn)結(jié)果
        5.1.2 單軸試驗(yàn)細(xì)觀參數(shù)的標(biāo)定
        5.1.3 平直結(jié)構(gòu)面數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)面細(xì)觀參數(shù)的標(biāo)定
    5.2 Barton曲線剪切模擬及結(jié)果驗(yàn)證與剪切細(xì)觀行為分析
        5.2.1 Barton曲線剪切模擬及結(jié)果驗(yàn)證
        5.2.2 粗糙結(jié)構(gòu)面直剪破壞過程細(xì)觀分析
    5.3 類巖石結(jié)構(gòu)面各向異性數(shù)值模擬
        5.3.1 結(jié)構(gòu)面二維輪廓線的獲取
        5.3.2 各向異性剪切試驗(yàn)數(shù)值模型的建立
        5.3.3 模擬結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]四川茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村滑坡特征與成因機(jī)制初步研究[J]. 許強(qiáng),李為樂,董秀軍,肖先煊,范宣梅,裴向軍.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(11)
[2]裂隙巖體結(jié)構(gòu)面直剪特性與參數(shù)反演試驗(yàn)[J]. 駱宏勛,陳東,陳驊偉,蔣沖,陳兆,沙策,劉霖.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(09)
[3]巖體結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度模型研究進(jìn)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(jié)構(gòu)面時效強(qiáng)度特征[J]. 王振,沈明榮,田光輝,張清照.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(S1)
[5]考慮各向異性特征的三維巖體結(jié)構(gòu)面峰值剪切強(qiáng)度研究[J]. 陳世江,朱萬成,王創(chuàng)業(yè),王超,郭靈飛.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(10)
[6]考慮細(xì)觀力學(xué)特征的結(jié)構(gòu)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(yàn)的異性結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)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(xué). 2016(04)
[8]類節(jié)理巖石直剪試驗(yàn)力學(xué)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(xué). 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(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式[J]. 唐志成,黃潤秋,張建明,王曉川.  巖土力學(xué). 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(xué)參數(shù)表征及應(yīng)用[D]. 王培濤.東北大學(xué) 2015
[2]基于數(shù)字圖像處理的巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度三維表征方法及其應(yīng)用[D]. 陳世江.東北大學(xué) 2015
[3]基于BAP的巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度與峰值抗剪強(qiáng)度研究[D]. 葛云峰.中國地質(zhì)大學(xué) 2014

碩士論文
[1]巖體結(jié)構(gòu)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(xué) 2016
[2]3D打印技術(shù)在巖石力學(xué)試樣制備方面的應(yīng)用探討[D]. 華敏杰.南京大學(xué) 2015



本文編號：3708237