非貫通節(jié)理巖體各向異性力學特性試驗研究.pdf

1、自然界中的巖體在漫長的地質(zhì)演變過程中,往往被大小、形狀、方向各異的結(jié)構(gòu)面縱橫切割,而形成具有一定結(jié)構(gòu)特征的不連續(xù)巖體,由于結(jié)構(gòu)面的存在,顯然不連續(xù)巖體的力學特性要比完整巖石復雜很多。本文對非貫通節(jié)理巖體試件進行了聲波波速測試、單軸壓縮試驗、常規(guī)三軸壓縮試驗和卸荷試驗,研究了非貫通節(jié)理巖體的聲學特性和加卸載條件下的力學特性,論文具體研究內(nèi)容如下:
　　1)對試驗所需的試驗設(shè)備進行設(shè)計,包括對巖石切割機進行滿足試驗要求的相關(guān)升級改造,

2、改造后的切割機可以方便切割不同節(jié)理傾角、不同節(jié)理連通率的試件。
　　2)不同連通率、不同角度非貫通節(jié)理巖體的縱波波速測試,研究其聲波波速隨著節(jié)理連通率、節(jié)理傾角的變化特征以及衰減規(guī)律。結(jié)果表明隨著節(jié)理連通率的增大,縱波波速在非貫通節(jié)理試件的中的傳播速度在各個角度節(jié)理傾角下均有明顯的減小趨勢;在縱波波速衰減率對節(jié)理傾角的敏感性(敏感性用μ表示)大小依次為:μ0°>μ30°>μ45°>μ60°>μ90°。
　　3)完整巖石試件以

3、及不同連通率(k=0.25、k=0.5、k=0.75)、不同角度(β=0°、β=30°、β=45°、β=90°、β=60°)非貫通節(jié)理巖體單軸壓縮試驗、不同圍壓水平(5MPa、10MPa、15MPa、20MPa)下常規(guī)三軸壓縮試驗、卸荷(峰前卸荷)試驗;研究不同節(jié)理連通率、不同節(jié)理傾角非貫通節(jié)理巖體試件加卸載條件下的峰值強度、變形參數(shù)、強度參數(shù)、破壞形式等特征,并與完整試件進行對比分析。結(jié)果表明非貫通節(jié)理巖體加卸載條件下均表現(xiàn)出各向異性

4、力學特性,且隨著節(jié)理連通率的增大,這種各向異性特性表現(xiàn)的更為明顯。
　　4)非貫通節(jié)理巖石試件在加卸載試驗中所表現(xiàn)出來的力學特性、破壞形態(tài)、力學參數(shù)等具有明顯差異,巖體加卸荷狀態(tài)下具有不同的破壞機理;在卸荷條件下非貫通節(jié)理巖體試件均表現(xiàn)出明顯的延性破壞特征,并且隨著連通率的增大這種特征表現(xiàn)得更加明顯。
　　5)直線型Mohr-Coulomb強度準則、拋物線型Mohr-Coulomb強度準則和Hoek-Brown強度準則均能較

5、好地表述非貫通節(jié)理巖體主應力之間的相互關(guān)系,相比而言,拋物線型Mohr-Coulomb強度準則和Hoek-Brown強度準則更能準確表述非貫通節(jié)理巖石試件加卸載條件下主應力之間的相互關(guān)系。
　　6)根據(jù)節(jié)理巖體的加卸載試驗,對單一非貫通節(jié)理巖體的加卸載屈服準則,進行了探討,將巖體的非貫通節(jié)理看做是一種損傷,根據(jù)巖體破壞過程的應力-應變曲線變化特征,引入損傷變量,將加卸荷破壞曲線分為線彈性段、理想彈塑性段、非線性應變軟化段、線性殘余