貫穿裂隙巖體峰后變形破壞特性的試驗(yàn)研究.pdf

1、天然巖體本身就含多組不規(guī)則裂隙，工程中洞室開挖后，其周邊通常會(huì)產(chǎn)生許多貫穿裂隙，貫穿裂隙的存在，不僅使圍巖的各向異性十分顯著，同時(shí)造成了圍巖的不連續(xù)性，使圍巖的強(qiáng)度降低，變形破壞更加復(fù)雜，直接影響洞室圍巖的穩(wěn)定。深部巖石工程中裂隙巖體峰后碎裂變形破壞行為，一方面引起了圍巖破裂，另一方面也影響和改變了其周圍的應(yīng)力場(chǎng)。盡管圍巖破裂，但破裂后的圍巖在地應(yīng)力或錨固作用下其周圍應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變，仍然會(huì)形成與破裂相適應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)。因此分析裂隙對(duì)于巖體

2、的穩(wěn)定性和破壞性質(zhì)的關(guān)系，著重分析含不同傾角貫穿裂隙巖體的峰值強(qiáng)度破壞之后的變形和破壞的性質(zhì)，對(duì)峰后破壞的巖體進(jìn)行加固保持其穩(wěn)定性找尋合適對(duì)策有較強(qiáng)現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文采用室內(nèi)試驗(yàn)方法進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)和常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)，研究不同傾角貫穿裂隙巖體峰后變形破壞的性質(zhì)，并用經(jīng)典巖石力學(xué)理論和數(shù)值模擬方法進(jìn)行分析比較，得出裂隙巖體峰后變形破壞的性質(zhì)，對(duì)巖石力學(xué)的相關(guān)理論具有較直觀的試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)深部巖石工程的洞室開挖的圍巖穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)、

3、錨固和事故分析起到一定參考價(jià)值。主要成果有:
　　 (1)通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)研究，得到不同傾角貫穿裂隙巖體的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得出不同傾角裂隙巖體峰值強(qiáng)度、泊松比、彈性模量、峰后視泊松比、體積變形等結(jié)果，其試驗(yàn)結(jié)果與巖石經(jīng)典力學(xué)理論分析結(jié)果吻合很好，并且試驗(yàn)研究更為直觀。做了多組不同的傾角的貫穿裂隙巖體試件單軸壓縮試驗(yàn)，得出貫穿裂隙傾角對(duì)裂隙巖體峰后的破壞和變形特性影響較大。
　　 (2)通過(guò)常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)研究，得出不同

4、傾角裂隙巖體在不同圍壓下的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得出貫穿裂隙傾角和圍壓大小對(duì)巖體破壞形式的影響以及對(duì)峰后變形特性的影響。在不同的圍壓下對(duì)不同傾角貫穿裂隙巖體試件做三軸壓縮試驗(yàn)，較好的模擬了地下硐室開挖時(shí)地應(yīng)力對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響。
　　 (3)基于Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則，建立含一條不同傾角貫穿裂隙巖體破壞強(qiáng)度的本構(gòu)關(guān)系，得出裂隙面傾角、巖石力學(xué)參數(shù)、裂隙力學(xué)參數(shù)、圍壓以及軸壓幾者之間共同影響裂隙巖體強(qiáng)度的相關(guān)規(guī)律?；谠囼?yàn)數(shù)

5、據(jù)，根據(jù)裂隙巖體在不同圍壓和裂隙傾角時(shí)的不同峰后特性，將其峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡(jiǎn)化為TYPE-A和TYPE-B兩種類型，以應(yīng)變作為應(yīng)變軟化參數(shù)，假設(shè)粘聚力，內(nèi)摩擦角為應(yīng)變的分段線性函數(shù)條件，給出裂隙巖體的峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式的求法。
　　 (4)在ANSYS中建立模型，導(dǎo)入FLAC3D軟件中對(duì)以上的室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值分析。對(duì)貫穿裂隙面采用結(jié)構(gòu)面的處理方式，將改進(jìn)后的裂隙巖體峰后特性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系寫進(jìn)FISH語(yǔ)言，最后進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。數(shù)