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工程岩体大多处于受压状态。以往对受压状态下岩石破坏过程的研究主要是在宏观尺度内进行的。在外荷载作用下,内部微裂隙的开裂、生长、闭合和贯通直接影响到岩体的稳定性。所以,岩体细观结构的研究,对于了解岩体的力学本质有着重要意义。
本文以锦屏大理岩为研究对象,主要在细观层次上对大理岩的破坏过程进行分析,主要研究内容如下:
(1)对大理岩进行单轴受压SEM实验,得到岩石从加压到破坏过程中各个压力状态下的细观结构图片。然后,对图片进行分析,得到对应于不同压力的岩石微裂隙的长度、方位角、宽度、面积和周长等细观信息。
(2)利用统计学理论,对岩石绌观结构数据进行统计分析,研究其在不同压力下的分布概型。然后通过Monte-Carlo模拟,再现微裂隙在各个压力状态下的分布形态。
(3)结合损伤理论和分形理论,对Monte-Carlo模拟结果进行分析,得到岩石损伤变量和分形维数与外荷载之间的关系。并可以看出,损伤变量和分形维数有着相同的变化趋势。在统计损伤力学理论的基础上,得到岩石的本构方程。