含陡倾结构面的灰岩体三轴试验研究

论文摘要

岩体结构面是弱面,对岩体的变形与破坏起着重要的控制作用。本文基于重庆南川甄子岩危岩体实地考察与治理工程实际,参考灰岩地区灰岩力学参数,通过室内三向应力状态压缩试验和数值模拟的方法,对含不同长度、倾角、数量的裂隙结构面类岩体试件共18种工况分析了其变形、破坏模式与力学特性:（1）对各工况在不同应力状态下的破坏模式进行了分析:单向应力作用下主要表现为脆性破坏,完整试件为剪切破坏,陡倾结构面试件为纵向劈裂状破坏;裂隙结构面较长时劈裂破坏面一定程度上受裂隙结构面控制。三向应力作用下围压值较小时出现剪切滑动“光滑面”;围压值较高时部分试件中部位置出现“锯齿型”的横断面。（2）根据应力-应变曲线特征发现:单向应力状态下应力-应变曲线具有明显的脆性破坏特征;围压作用下表现出脆性到塑性的过渡状态和塑性流动型。（3）基于摩尔库伦强度准则取得抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力值。（4）随围压增高,试件峰值强度和残余强度值增高。引入峰值强度劣化系数和残余强度劣化系数′表征裂隙结构面几何因素对强度的削弱程度。（5）根据杨氏模量特征分析探讨了不同围压作用下裂隙几何因素的改变对试件变形特性的影响。（6）含陡倾结构面的各工况破坏前应变与围压呈正增长趋势;获得了破坏前应变与围压关系数学表达式;峰值前应变受裂隙结构面影响较大。（7）RFPA软件模拟结果与室内试验结果基本吻合。（a）观察分析模型试件破坏过程裂纹扩展情况:单裂隙试件的扩展角大小与结构面倾角呈线性关系。结构面长度越长出现上裂隙扩展线越晚,单裂隙比双裂隙更易出现扩展线。（b）对各模型试件的声发射现象进行了研究分析:随着加载的进行声发射活动逐渐活跃;含陡倾结构面模型试件的峰值声发射次数较大。单向应力下,加载初期出现第一个声发射平静期,持续时间随着倾角的增加而增加、随长度的减小而增加。三向应力作用下平静点值随围压增加呈直线增长;含陡倾结构面试件的初期瞬时声发射次数随围压的增加呈线性增加;进入残余变形区出现第二个声发射平静期。声发射特征图主要表现出“双峰”型、“三峰”型、“瘦高”型、“矮胖”型等四类图型。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状和发展动态
•     1.2.1 岩体变形破坏机制研究现状
•       1.2.1.1 岩体变形破坏机制的理论研究现状
•       1.2.1.2 灰岩体变形破坏机制的试验研究现状
•       1.2.1.3 岩体变形破坏机制的数值模拟研究现状
•     1.2.2 含结构面岩体的变形破坏研究现状
•       1.2.2.1 含结构面岩体变形破坏的理论研究现状
•       1.2.2.2 含结构面岩体变形破坏的试验研究现状
•       1.2.2.3 含结构面岩体变形破坏的数值模拟研究现状
•       1.2.2.4 含结构面岩体变形破坏的试验研究与数值模拟研究现状
•   1.3 目前研究存在的问题
•   1.4 目的及意义
•   1.5 技术路线图
• 第二章 含陡倾结构面类灰岩体室内试验研究
•   2.1 试验方案设置及试件制备
•     2.1.1 试验方案
•     2.1.2 试验试件的制作
•   2.2 试验装置及试验过程
•     2.2.1 试验前准备
•     2.2.2 试验仪器
•     2.2.3 三轴试验过程
•   2.3 试验实测结果
•   2.4 本章小结
• 第三章 含裂隙结构面试件室内压缩试验结果分析
•   3.1 试件破坏分析
•     3.1.1 单向应力压缩试验破坏分析
•     3.1.2 三向应力压缩试验破坏分析
•   3.2 不同围压作用下应力应变曲线特征
•   3.3 强度特征
•     3.3.1 抗剪强度参数
•     3.3.2 对峰值强度的影响
•     3.3.3 对残余强度的影响
•   3.4 变形特征
•     3.4.1 杨氏模量
•     3.4.2 破坏前应变-峰值强度应变
•   3.5 本章小结
• 第四章 RFPA2D数值模拟研究
•   4.1 RFPA2D基本原理介绍
•     4.1.1 RFPA2D基本原理
•     4.1.2 程序流程图
•   4.2 数值模拟研究方案
•     4.2.1 数值模拟参数的确定方法
•     4.2.2 数值模拟参数及方案确定
•   4.3 数值模拟研究
•     4.3.1 数值模拟结果与室内试验结果对比
•   4.4 数值模拟试验分析
•     4.4.1 数值模拟研究意义
•     4.4.2 预制裂隙几何因素对裂隙扩展的影响
•     4.4.3 含裂隙结构面模型试件的声发射特征
•       4.4.3.1 裂隙结构面几何因素对声发射特征的影响
•       4.4.3.2 围压对声发射特征的影响
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 创新点
•   5.3 建议与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的学术成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王平

导师: 唐红梅

关键词: 裂隙岩体,压缩试验,数值模拟,破坏

来源: 重庆交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 重庆交通大学

分类号: TU45

DOI: 10.27671/d.cnki.gcjtc.2019.000752

总页数: 108

文件大小: 9788K

下载量: 34