基于巴西劈裂試驗(yàn)的茅口灰?guī)r抗拉強(qiáng)度研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地下空間開(kāi)拓以及地下資源開(kāi)采仍然是國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的焦點(diǎn)?？估瓘?qiáng)度是表征巖石強(qiáng)度特性的重要參數(shù)之一，同時(shí)也是礦山設(shè)計(jì)中安全與穩(wěn)定性分析的控制參數(shù)，巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度。拉伸破壞是工程巖體基本破壞形式之一，而茅口灰?guī)r是南方煤礦開(kāi)采中廣泛遇到的工程介質(zhì)，因此，測(cè)定茅口灰?guī)r的峰值抗拉強(qiáng)度有著重要意義。
　　首先，以茅口灰?guī)r為研究對(duì)象，依托巴西劈裂試驗(yàn)為手段，結(jié)合數(shù)值分析，探討了平板加載、墊條加載和弧形加載三種

2、加載方式下，厚徑比以及加載速率對(duì)巖石峰值抗拉強(qiáng)度的影響，其次，依據(jù)摩爾-庫(kù)侖理論，基于三軸壓縮試驗(yàn)展開(kāi)了不同圍壓下茅口灰?guī)r基本力學(xué)特性的研究，得出主要結(jié)論如下：
　?。?）巴西劈裂各類加載方式下，厚徑比與巖石抗拉強(qiáng)度呈線性遞減關(guān)系，存在一定的尺寸效應(yīng)；隨加載速率的提高，茅口灰?guī)r的抗拉強(qiáng)度小幅增加，低加載速率下，巖石試件出現(xiàn)多次應(yīng)力跌落現(xiàn)象，隨著加載速率的提高，應(yīng)力跌落現(xiàn)象消失，峰后曲線呈直線式下跌；載荷接觸條件對(duì)巖石抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生重

3、要影響，測(cè)得的抗拉強(qiáng)度平均值中，由于改善了加載端部的應(yīng)力集中，弧形加載所得茅口灰?guī)r抗拉強(qiáng)度分別為平板加載與墊條加載的1.59和2.52倍。不同加載方式下，試件破裂方式均有不同，平板加載下，試件沿軸線方向破裂成兩半，部分試件伴有次生裂紋的產(chǎn)生；墊條加載下的試件沿加載方向直接破裂成兩半；弧形加載隨著試件厚度增加，破壞方式依次由一條主裂紋向主應(yīng)力方向產(chǎn)生眾多次生裂紋的方向發(fā)展，綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，推薦弧形加載為最優(yōu)加載方式。
　?。?）茅

4、口灰?guī)r三軸抗壓強(qiáng)度隨著圍壓的增大呈線性增長(zhǎng)；低圍壓條件下，巖樣擴(kuò)容率較小時(shí)即發(fā)生脆性破壞。隨著圍壓的增大，體積應(yīng)變擴(kuò)容率隨之提高，當(dāng)圍壓為12MPa時(shí)，巖樣表現(xiàn)為由脆性向延性轉(zhuǎn)化的過(guò)渡狀態(tài)，當(dāng)圍壓加至17MPa時(shí)，巖樣表現(xiàn)為延性流動(dòng)；通過(guò)繪制莫爾應(yīng)力圓得出茅口灰?guī)r內(nèi)聚力C為22.9MPa，內(nèi)摩擦角Φ為44.7°。
　　（3）運(yùn)用FLAC3D數(shù)值分析軟件，進(jìn)行了不同厚徑比及加載速率的巴西劈裂數(shù)值模擬試驗(yàn)，結(jié)果表明：圓盤軸線上端面中心