含節(jié)理類巖石材料破裂演化及聲發(fā)射特征研究.pdf

1、節(jié)理巖體是地下工程中最常見的一類非均質(zhì)、非連續(xù)復(fù)雜介質(zhì)，這類介質(zhì)中往往存在著大量的節(jié)理、裂隙，給建設(shè)在巖體中的地下工程穩(wěn)定性帶來了安全隱患。因此，研究節(jié)理巖體的力學(xué)特性及破裂演化特征一直以來都是巖石力學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題之一。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51404255），綜合運(yùn)用物理模擬和數(shù)值模擬手段，初步研究了不同節(jié)理參數(shù)下節(jié)理巖體的力學(xué)與聲學(xué)特性以及在單軸壓縮條件下的破裂演化及聲發(fā)射特征，以便為下一步大尺度模型試驗(yàn)中內(nèi)部三

2、維裂隙演化規(guī)律的研究奠定基礎(chǔ)。主要研究成果與結(jié)論如下：
　?。?）對三組類巖石材料進(jìn)行了超聲波檢測和聲發(fā)射監(jiān)測，獲得了不同質(zhì)量配比下的波速、幅值和振鈴計(jì)數(shù)變化特征。三組相似材料的縱波波速隨著骨料比重的增大而逐漸減小，且與彈性模量與密度的比值、抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度存在不同的函數(shù)關(guān)系；隨著相似材料中骨料比重的增大，聲發(fā)射幅值主要集中范圍逐漸減小，最大幅值的出現(xiàn)要比峰值強(qiáng)度滯后；不同骨料相似材料破壞時的聲發(fā)射信號強(qiáng)弱次序?yàn)槭⑸?河砂>石

3、英粉。
　?。?）通過對單一節(jié)理巖體模型的單軸加載試驗(yàn)，研究獲得了不同節(jié)理參數(shù)和峰值強(qiáng)度之間的關(guān)系：當(dāng)節(jié)理厚度從0.5mm增大到3.0mm時，峰值強(qiáng)度降低了36.09％；當(dāng)節(jié)理傾角從0°增加至90°時，節(jié)理巖體的峰值強(qiáng)度呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，在節(jié)理傾角為45°時，峰值強(qiáng)度取得極小值；當(dāng)節(jié)理貫入度從0.2增大至1.0時，峰值強(qiáng)度降低了30.47%。
　?。?）通過破裂過程中的聲發(fā)射定位和數(shù)字照相分析，獲得了不同節(jié)理參數(shù)下節(jié)

4、理巖體的聲發(fā)射事件定位和破裂演化特征。當(dāng)節(jié)理厚度在1.0mm～1.5mm之間時，試件表面會形成貫通的張拉型破裂面；而其他節(jié)理厚度下的破裂面為壓剪-張拉復(fù)合型。當(dāng)預(yù)制節(jié)理傾角≤30°時，試件表面會形成較大的貫通壓剪破裂面；當(dāng)節(jié)理傾角≥45°時，試件的破裂面為垂直的貫通張拉破裂面。當(dāng)節(jié)理貫入度在0.2～0.4之間時，破裂面主要是豎向張拉破裂面和斜向壓剪破裂面；當(dāng)節(jié)理貫入度在0.6～1.0之間時，裂紋破裂面主要是豎向張拉破裂面。
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