巖石在不同復雜應力條件下的斷裂機理及破壞判據(jù)研究.pdf

1、針對巖石力學研究和巖體工程中最基礎、最重要的不同加載形式下巖石出現(xiàn)的不同破壞機理和強度預測問題，以多種巖石不同應力狀態(tài)下的破壞試驗結(jié)果為基礎，通過砂巖的三軸壓縮試驗和含交叉裂隙類巖石材料的單軸壓縮試驗，開展了系統(tǒng)的不同應力狀態(tài)下巖樣破壞機理與破壞模式的試驗研究，總結(jié)了應力條件和材料特性對巖樣破壞機理與起裂強度的影響規(guī)律，建立了區(qū)分宏觀破壞形式，符合細觀機理的巖石破壞準則，并對所建立的判據(jù)進行了較為全面的試驗驗證。具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論如

2、下：
　　(1)為反映巖石在復雜加載條件和不同裂隙形式下應力場中各點材料所處應力狀態(tài)的拉壓程度，引入應力三軸度作為應力狀態(tài)參數(shù)描述不同應力狀態(tài)特征量對破壞的影響，并依此為標準將各種不同加載形式下的試驗結(jié)果進行對比分析。
　　(2)采用類巖石材料，通過預埋抽條法制作了含單裂隙、丁字型裂隙和十字型裂隙等不同類型的非貫通交叉裂隙試樣，實時觀測了不同類型的預制裂隙試樣的起裂、擴展及強度隨裂隙分布的變化，系統(tǒng)分析了不同交叉裂隙試樣的破

3、壞模式、初始起裂位置、起裂方向、起裂強度及峰值強度的變化規(guī)律；利用所引入的應力三軸度參數(shù)及應力場中其他特征參數(shù)對含裂隙試樣的起裂規(guī)律進行了系統(tǒng)分析，進一步討論了應力三軸度、最大拉應力、最大拉應變與初始起裂位置、起裂方向、起裂強度的影響關系。
　　(3)基于多種巖石不同應力狀態(tài)下的宏觀破壞試驗結(jié)果，結(jié)合對剪切破壞斷口的掃描電鏡圖像分析，發(fā)現(xiàn)剪切破壞存在局部剪切和整體剪切兩種不同機理，研究了局部剪切破壞與整體剪切破壞細觀機理與宏觀破壞

4、特征上的區(qū)別。基于含不同形式的非貫通裂隙試樣壓縮載荷作用下出現(xiàn)的破壞特征，發(fā)現(xiàn)巖石不同加載形式下發(fā)牛的劈裂均屬拉斷性質(zhì)。由此，重新定義并總結(jié)了巖石不同應力狀態(tài)下出現(xiàn)的三種典型破壞模式一拉斷、局部剪切破壞和整體剪切破壞。細觀上分析了導致三種破壞模式發(fā)牛的不同機理，建立了不同破壞模式發(fā)生的條件與應力狀態(tài)及巖石組織結(jié)構(gòu)特性之問的聯(lián)系。對同一種巖石，應力狀態(tài)對破壞機理的變化起著決定性作用。用應力三軸度定量描述應力狀態(tài)變化對破壞機理的影響規(guī)律時，

5、發(fā)現(xiàn)對同一種巖石，隨應力三軸度值的減小，其破壞形式由拉斷逐漸變化為局部剪切破壞和整體剪切破壞，這三種破壞機理之間存在兩個應力三軸度分界值RⅠ和RⅡ相同應力狀態(tài)下，巖石的組織結(jié)構(gòu)特性不同，也會導致材料出現(xiàn)不同機理的破壞模式，即不同巖石發(fā)生三種不同機理破壞模式的應力三軸度分界值RⅠ和RⅡ不同。
　　(4)對文中提出的拉斷、局部剪切破壞和整體剪切破壞三種破壞模式，結(jié)合對非貫通交叉裂隙類巖石試樣和多種巖石材料不同應力狀態(tài)下的破壞試驗結(jié)果，