板巖環(huán)境影響特性試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析.pdf

1、板巖是一種沉積變質(zhì)巖，具有明顯的層理構(gòu)造，在湘西地區(qū)廣泛分布。在交通建設(shè)和地下工程建設(shè)中常有因板巖失穩(wěn)和破壞而引起的工程事故，影響因素較為復(fù)雜。巖土體復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境決定了影響因素的多樣性，構(gòu)造特點(diǎn)、地下水和溫度是影響巖體工程的主要因素。因此，深入研究不同工況下板巖的強(qiáng)度和變形破壞特性，對于實(shí)際工程具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
　　本文在借鑒前人成果的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究層理角、浸水時(shí)間、加熱溫度三種工況下，板巖

2、的抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律，彈性模量及泊松比的變化規(guī)律，分析試樣加載過程中板巖試樣的變形破壞模式；研究了不同層理角度下圓盤抗拉強(qiáng)度的變化規(guī)律，研究不同層理角度下圓盤應(yīng)力分布特點(diǎn)及塑性區(qū)的分布特點(diǎn)，通過對塑性區(qū)分布特點(diǎn)的分析，研究不同層理角度下圓盤的破壞模式，并與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。得出了一些有益結(jié)論：
　?。?）三種工況下板巖單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明：板巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比隨層理角、浸水時(shí)間、加熱溫度的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，板

3、巖的抗壓強(qiáng)度隨著層理角的增大呈現(xiàn)先減小后增大的變化規(guī)律，隨浸水時(shí)間的增長而減小并且當(dāng)浸水時(shí)間達(dá)到一定程度后基本趨于穩(wěn)定，當(dāng)溫度小于200℃時(shí)變化不明顯，當(dāng)溫度大于200℃時(shí)強(qiáng)度明顯降低。
　?。?）不同層理角條件下板巖單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明：板巖試樣單軸壓縮破壞模式隨層理角的變化主要分為四種，即：當(dāng)0°<θ<15°時(shí)，發(fā)生沿層理面拉伸破壞，當(dāng)15°<θ<30°時(shí)發(fā)生貫穿層理型剪切破壞，當(dāng)30°<θ<75°時(shí)，發(fā)生沿層理面剪切破壞，當(dāng)

4、θ接近90°時(shí)，發(fā)生壓張性拉裂破壞。
　　（3）板巖巴西劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)θ位于0°~30°時(shí)，試樣發(fā)生純拉裂破壞；當(dāng)θ位于45°~75°之間時(shí)，加載方向與層理方向呈一定角度，試樣多沿層理面發(fā)生剪切破壞，由于層理間粘結(jié)力較低，因此抗拉強(qiáng)度較低；當(dāng)θ位于75°~90°之間時(shí)，巖石破壞需壓裂巖體內(nèi)部晶體，抗拉強(qiáng)度較高。
　　（4）對不同層理角度下巴西圓盤數(shù)值模擬結(jié)果顯示，圓盤的應(yīng)力分布及塑性區(qū)分布與室內(nèi)試驗(yàn)所得出破壞模式相吻合