發(fā)布時間：2020-11-21 01:36

　　 工程巖體中存在著結構各異的不連續(xù)面,使巖體具有不連續(xù)性和各向異性的特征。因此巖體的力學性質不僅取決于巖石本身力學性質,還取決于結構面力學性質和結構面的空間組合情況。在實際工程中遇到的大部分都是不完整巖體,由于礦產勘探、能源開采、交通運輸、城市地下空間等工程的需要,對含節(jié)理巖體的力學特性研究也愈發(fā)重要。為研究節(jié)理面對不同應力狀態(tài)下巖石試樣的影響,本文開展了含單節(jié)理砂巖試樣室內試驗與數(shù)值模擬研究。主要研究內容如下:(1)開展不同角度節(jié)理砂巖試樣常規(guī)三軸壓縮試驗,研究了節(jié)理角度、圍壓對砂巖試樣三軸應力狀態(tài)下抗壓強度、各向異性變形及破壞模式的影響,結合實時聲發(fā)射系統(tǒng),揭示了節(jié)理砂巖在常規(guī)三軸壓縮下的破壞機制。(2)基于室內常規(guī)三軸試驗結果,開展了不同角度、不同圍壓節(jié)理砂巖試樣卸圍壓試驗及循環(huán)加卸載試驗,分析了卸圍壓應力路徑下不同圍壓卸載速率對節(jié)理砂巖力學特性和破壞模式的影響,研究了單調荷載及循環(huán)荷載作用下節(jié)理砂巖的變形演化規(guī)律及破壞模式,以及循環(huán)次數(shù)對節(jié)理砂巖力學參數(shù)的影響規(guī)律。(3)采用PFC3D軟件中平行黏結模型建立完整砂巖試樣數(shù)值模型,將掃描得到的節(jié)理面導入到完整模型中并安裝光滑節(jié)理接觸,生成節(jié)理砂巖數(shù)值模型�；�于室內常規(guī)三軸試驗結果,選取能反映真實節(jié)理砂巖試樣宏觀力學特性的合理細觀參數(shù)。進行了節(jié)理砂巖常規(guī)三軸加載路徑下的數(shù)值模擬計算,并在數(shù)值模型三軸加載模擬過程中實時記錄微觀裂紋數(shù)量的擴展演化規(guī)律,從細觀角度分析了節(jié)理砂巖試樣破壞特征和破壞機理。該論文有圖84幅,表15個,參考文獻105篇。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TU452
【部分圖文】：

指導研究了巖體變形與破壞的基本規(guī)律[4]。巖體在經歷了漫長的地質構造作用后，內部產生很大的內應力，具有各種規(guī)模的結構面，隨著巖體尺度的增加，巖體從完整巖石向節(jié)理裂隙化巖石轉化[5]。巖體中存在各種形態(tài)、大孝間距、密度、和方向不同的不連續(xù)面，使巖體具有不連續(xù)性和各向異性的特性，成為巖體結構研究的難點之一。巖體中結構面的成因、尺寸、產狀、密度及力學性質不同，加上巖體所處的應力環(huán)境的變化，巖體的力學性質不僅取決于巖石本身力學性質，在很大程度上取決于結構面力學性質和結構面的空間組合情況。圖1-1巖體從完整巖石向節(jié)理裂隙化巖石的轉化[5]Figure1-1Transformationofrockmassfromintactrocktojointedfracturedrock[5]大壩、邊坡和隧道等工程中，往往由于巖體節(jié)理的發(fā)育，給工程巖體帶來安全隱患。完整巖石單組節(jié)理兩組節(jié)理多組節(jié)理節(jié)理化巖體

利瓦伊昂大壩的邊坡失穩(wěn)引起漫壩事故，主要原因在于河谷兩岸的2組卸荷節(jié)理，加上傾向河床的巖石層面，構造斷層和古滑坡面等組合在一起，在左岸山體內形成一個大范圍的不穩(wěn)定巖體[7]。四川瀘州市敘永縣的仙人洞隧道，由于隧道巖體中的節(jié)理在溶蝕作用下產生各種溶洞和暗河，最后導致出現(xiàn)突泥和巖溶地板塌陷等災害現(xiàn)象[8]。白鶴灘水電站地下發(fā)電所巷道圍巖存在有大量含泥化夾層結構面，給圍巖穩(wěn)定帶來了極大的安全隱患[9]。圖1-2為加拿大Ashihik河岸某斜坡頂部的外傾鋸齒狀滑動面，給邊坡穩(wěn)定帶來了巨大的威脅[10]。圖1-2Aishihik河岸滑坡臺階面實例[10]Figure1-2Exampleofstep-pathsurfaceattheAishihikRiverLandslide[10]因此，為了研究節(jié)理對巖體力學性質和變形破壞模式的影響，本文將開展節(jié)理巖體室內試驗與數(shù)值模擬來系統(tǒng)研究不同應力狀態(tài)下節(jié)理巖體力學行為及各向異性變形特征。室內節(jié)理巖體的試驗研究可為節(jié)理巖體工程的安全性評價提供依據(jù)，同時廣泛應用的數(shù)值模擬軟件也可為節(jié)理巖體工程的災害治理提供分析計算。1.2國內外研究現(xiàn)狀（Researchstatusathomeandabroad）含軟弱結構面的節(jié)理巖體在各類工程中十分常見，國內外巖體力學學者對于節(jié)理裂隙巖體的力學性質研究的成果十分豐富。由結構面和結構體組成的巖體，其強度受到結構體和結構面強度的力學特性及其組合方式的共同控制。由于不連續(xù)面的弱化作用，節(jié)理巖體的力學性質在很大程度上取決于節(jié)理面的力學性質�；�于前人的研究成果，下文將從理論研究、試驗研究和數(shù)值模擬三個方面對節(jié)理巖體的研究現(xiàn)狀做簡單的闡述。1.2.1理論研究現(xiàn)狀Jaeger[11]首先發(fā)展了單弱面理論，提出了第一個全面的基于Mohr-Coulomb準則的節(jié)理巖石強度模型，為研究節(jié)理對巖體強度的影響提供了有益?

鲅芯浚?貿雋斯賾誚誒?砂巖高溫后應力-應變曲線、峰值強度、峰值應變及彈性模量等參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律，試驗結果表明溫度對于節(jié)理砂巖性質的影響是多方面的：當經歷溫度較低時，溫度對于節(jié)理砂巖性質的增強效果大于削弱效果；而當溫度較高時，則反之。劉健等[26]開展了不同壓應力條件下深部花崗巖中天然開啟節(jié)理剪切性能試驗研究，結果表明，不同壓應力條件下，天然開啟節(jié)理的剪切變形特征具有一致性，在對應的深部地應力條件下，天然開啟節(jié)理處于壓密狀態(tài)，且壓應力幅值的變化不會使得開啟裂隙產生不可恢復的變形。圖1-3大理巖三軸壓縮破壞模式[19]Figure1-3Triaxialcompressionfailuremodeofmarble[19](a)沿節(jié)理面滑移(b)穿切節(jié)理面破壞節(jié)理面主破裂面
【參考文獻】

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本文編號：2892317