單軸和雙軸壓縮下裂隙性巖石力學(xué)特性試驗(yàn)研究.pdf

1、在工程建設(shè)過(guò)程中，尤其是隧道和邊坡的開(kāi)挖時(shí)，破壞了原有平衡狀態(tài)，改變了微裂隙巖石的應(yīng)力狀態(tài)，將會(huì)直接影響巖石的力學(xué)特性。本文通過(guò)對(duì)泥巴山隧址區(qū)微裂隙發(fā)育流紋巖的單軸和雙軸壓縮試驗(yàn)，研究微裂隙流紋巖在單軸和雙軸應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)特性。
　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，流紋巖單軸壓縮條件下表現(xiàn)出彈脆性特征，應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)呈出上凹型，試件均呈張拉破壞，其宏觀(guān)破裂面與軸向的夾角較小;單軸壓縮條件下，流紋巖初始優(yōu)勢(shì)角接近時(shí)，裂隙數(shù)量密度和裂隙長(zhǎng)度密度越小，

2、流紋巖試樣的強(qiáng)度越大，破裂時(shí)軸向應(yīng)變?cè)酱?流紋巖初始優(yōu)勢(shì)角與軸向夾角的和其與橫向夾角接近時(shí)，單軸抗壓強(qiáng)度也接近。
　　對(duì)比各天然狀態(tài)下單軸和雙軸應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，在兩種狀態(tài)下，均表現(xiàn)出明顯的脆性，部分雙軸高側(cè)壓試件呈現(xiàn)出一定的塑性;雙軸壓縮條件下，隨著側(cè)向約束的增加，試件破裂時(shí)破裂面數(shù)量減小，由呈“片幫式”破裂的多個(gè)破裂面逐漸向單個(gè)破裂面變化;在單軸壓縮試樣中，流紋巖應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)特征大體上相近，聲發(fā)射壓密階段、彈性階段和破壞階段也相近

3、，且破壞階段短，均表現(xiàn)出明顯的脆性;由于應(yīng)力路徑不同，在雙軸加載時(shí)，裂隙夾角與σ1方向接近，加σ2會(huì)影響到試件壓密效果，從而導(dǎo)致聲發(fā)射過(guò)程中壓密階段不明顯;中間主應(yīng)力σ2對(duì)試件的破壞過(guò)程及破壞形態(tài)有著顯著的影響，在其作用下，試件的雙軸抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大再降低的過(guò)程。
　　預(yù)加載雙軸試件由于預(yù)加載壓密效果較好，未出現(xiàn)明顯聲發(fā)射事件，直接進(jìn)彈性階段后，然后進(jìn)入破壞階段，此階段時(shí)間短，說(shuō)明巖石脆性相比天然巖石更加明顯;大部分試件彈性模量

4、E和變形模量E50較為接近，這也是是預(yù)加載后裂隙壓密所導(dǎo)致;預(yù)加載使流紋巖試件的雙軸抗壓強(qiáng)度有所提高。
　　將不同參數(shù)下D-P準(zhǔn)則同實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，得出DP3破壞準(zhǔn)則模型能夠應(yīng)用于雙軸條件下流紋巖強(qiáng)度特性研究;利用損傷力學(xué)等效原理，引入微元強(qiáng)度服從Weibull統(tǒng)計(jì)分布，以巖石微元破壞概率作為其損傷變量D，得到了流紋巖試樣的彈性損傷本構(gòu)模型;利用斷裂力學(xué)原理，在理論上分析了雙軸壓縮下流紋巖破壞模式形成原因，利用薄板理論解釋了流紋巖