發(fā)布時間：2020-11-21 01:36

　　 工程巖體中存在著結(jié)構(gòu)各異的不連續(xù)面,使巖體具有不連續(xù)性和各向異性的特征。因此巖體的力學(xué)性質(zhì)不僅取決于巖石本身力學(xué)性質(zhì),還取決于結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面的空間組合情況。在實際工程中遇到的大部分都是不完整巖體,由于礦產(chǎn)勘探、能源開采、交通運輸、城市地下空間等工程的需要,對含節(jié)理巖體的力學(xué)特性研究也愈發(fā)重要。為研究節(jié)理面對不同應(yīng)力狀態(tài)下巖石試樣的影響,本文開展了含單節(jié)理砂巖試樣室內(nèi)試驗與數(shù)值模擬研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)開展不同角度節(jié)理砂巖試樣常規(guī)三軸壓縮試驗,研究了節(jié)理角度、圍壓對砂巖試樣三軸應(yīng)力狀態(tài)下抗壓強度、各向異性變形及破壞模式的影響,結(jié)合實時聲發(fā)射系統(tǒng),揭示了節(jié)理砂巖在常規(guī)三軸壓縮下的破壞機制。(2)基于室內(nèi)常規(guī)三軸試驗結(jié)果,開展了不同角度、不同圍壓節(jié)理砂巖試樣卸圍壓試驗及循環(huán)加卸載試驗,分析了卸圍壓應(yīng)力路徑下不同圍壓卸載速率對節(jié)理砂巖力學(xué)特性和破壞模式的影響,研究了單調(diào)荷載及循環(huán)荷載作用下節(jié)理砂巖的變形演化規(guī)律及破壞模式,以及循環(huán)次數(shù)對節(jié)理砂巖力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律。(3)采用PFC3D軟件中平行黏結(jié)模型建立完整砂巖試樣數(shù)值模型,將掃描得到的節(jié)理面導(dǎo)入到完整模型中并安裝光滑節(jié)理接觸,生成節(jié)理砂巖數(shù)值模型。基于室內(nèi)常規(guī)三軸試驗結(jié)果,選取能反映真實節(jié)理砂巖試樣宏觀力學(xué)特性的合理細觀參數(shù)。進行了節(jié)理砂巖常規(guī)三軸加載路徑下的數(shù)值模擬計算,并在數(shù)值模型三軸加載模擬過程中實時記錄微觀裂紋數(shù)量的擴展演化規(guī)律,從細觀角度分析了節(jié)理砂巖試樣破壞特征和破壞機理。該論文有圖84幅,表15個,參考文獻105篇。
【學(xué)位單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TU452
【部分圖文】：

指導(dǎo)研究了巖體變形與破壞的基本規(guī)律[4]。巖體在經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)構(gòu)造作用后，內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，具有各種規(guī)模的結(jié)構(gòu)面，隨著巖體尺度的增加，巖體從完整巖石向節(jié)理裂隙化巖石轉(zhuǎn)化[5]。巖體中存在各種形態(tài)、大孝間距、密度、和方向不同的不連續(xù)面，使巖體具有不連續(xù)性和各向異性的特性，成為巖體結(jié)構(gòu)研究的難點之一。巖體中結(jié)構(gòu)面的成因、尺寸、產(chǎn)狀、密度及力學(xué)性質(zhì)不同，加上巖體所處的應(yīng)力環(huán)境的變化，巖體的力學(xué)性質(zhì)不僅取決于巖石本身力學(xué)性質(zhì)，在很大程度上取決于結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面的空間組合情況。圖1-1巖體從完整巖石向節(jié)理裂隙化巖石的轉(zhuǎn)化[5]Figure1-1Transformationofrockmassfromintactrocktojointedfracturedrock[5]大壩、邊坡和隧道等工程中，往往由于巖體節(jié)理的發(fā)育，給工程巖體帶來安全隱患。完整巖石單組節(jié)理兩組節(jié)理多組節(jié)理節(jié)理化巖體

利瓦伊昂大壩的邊坡失穩(wěn)引起漫壩事故，主要原因在于河谷兩岸的2組卸荷節(jié)理，加上傾向河床的巖石層面，構(gòu)造斷層和古滑坡面等組合在一起，在左岸山體內(nèi)形成一個大范圍的不穩(wěn)定巖體[7]。四川瀘州市敘永縣的仙人洞隧道，由于隧道巖體中的節(jié)理在溶蝕作用下產(chǎn)生各種溶洞和暗河，最后導(dǎo)致出現(xiàn)突泥和巖溶地板塌陷等災(zāi)害現(xiàn)象[8]。白鶴灘水電站地下發(fā)電所巷道圍巖存在有大量含泥化夾層結(jié)構(gòu)面，給圍巖穩(wěn)定帶來了極大的安全隱患[9]。圖1-2為加拿大Ashihik河岸某斜坡頂部的外傾鋸齒狀滑動面，給邊坡穩(wěn)定帶來了巨大的威脅[10]。圖1-2Aishihik河岸滑坡臺階面實例[10]Figure1-2Exampleofstep-pathsurfaceattheAishihikRiverLandslide[10]因此，為了研究節(jié)理對巖體力學(xué)性質(zhì)和變形破壞模式的影響，本文將開展節(jié)理巖體室內(nèi)試驗與數(shù)值模擬來系統(tǒng)研究不同應(yīng)力狀態(tài)下節(jié)理巖體力學(xué)行為及各向異性變形特征。室內(nèi)節(jié)理巖體的試驗研究可為節(jié)理巖體工程的安全性評價提供依據(jù)，同時廣泛應(yīng)用的數(shù)值模擬軟件也可為節(jié)理巖體工程的災(zāi)害治理提供分析計算。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（Researchstatusathomeandabroad）含軟弱結(jié)構(gòu)面的節(jié)理巖體在各類工程中十分常見，國內(nèi)外巖體力學(xué)學(xué)者對于節(jié)理裂隙巖體的力學(xué)性質(zhì)研究的成果十分豐富。由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體組成的巖體，其強度受到結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面強度的力學(xué)特性及其組合方式的共同控制。由于不連續(xù)面的弱化作用，節(jié)理巖體的力學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于節(jié)理面的力學(xué)性質(zhì)�；�于前人的研究成果，下文將從理論研究、試驗研究和數(shù)值模擬三個方面對節(jié)理巖體的研究現(xiàn)狀做簡單的闡述。1.2.1理論研究現(xiàn)狀Jaeger[11]首先發(fā)展了單弱面理論，提出了第一個全面的基于Mohr-Coulomb準則的節(jié)理巖石強度模型，為研究節(jié)理對巖體強度的影響提供了有益?

鲅芯浚?貿(mào)雋斯賾誚誒?砂巖高溫后應(yīng)力-應(yīng)變曲線、峰值強度、峰值應(yīng)變及彈性模量等參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律，試驗結(jié)果表明溫度對于節(jié)理砂巖性質(zhì)的影響是多方面的：當(dāng)經(jīng)歷溫度較低時，溫度對于節(jié)理砂巖性質(zhì)的增強效果大于削弱效果；而當(dāng)溫度較高時，則反之。劉健等[26]開展了不同壓應(yīng)力條件下深部花崗巖中天然開啟節(jié)理剪切性能試驗研究，結(jié)果表明，不同壓應(yīng)力條件下，天然開啟節(jié)理的剪切變形特征具有一致性，在對應(yīng)的深部地應(yīng)力條件下，天然開啟節(jié)理處于壓密狀態(tài)，且壓應(yīng)力幅值的變化不會使得開啟裂隙產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。圖1-3大理巖三軸壓縮破壞模式[19]Figure1-3Triaxialcompressionfailuremodeofmarble[19](a)沿節(jié)理面滑移(b)穿切節(jié)理面破壞節(jié)理面主破裂面
【參考文獻】

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本文編號：2892317