非贯通节理岩体各向异性力学特性试验研究

来源 :三峡大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:jiaoyang_204
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自然界中的岩体在漫长的地质演变过程中,往往被大小、形状、方向各异的结构面纵横切割,而形成具有一定结构特征的不连续岩体,由于结构面的存在,显然不连续岩体的力学特性要比完整岩石复杂很多。本文对非贯通节理岩体试件进行了声波波速测试、单轴压缩试验、常规三轴压缩试验和卸荷试验,研究了非贯通节理岩体的声学特性和加卸载条件下的力学特性,论文具体研究内容如下:1)对试验所需的试验设备进行设计,包括对岩石切割机进行满足试验要求的相关升级改造,改造后的切割机可以方便切割不同节理倾角、不同节理连通率的试件。2)不同连通率、不同角度非贯通节理岩体的纵波波速测试,研究其声波波速随着节理连通率、节理倾角的变化特征以及衰减规律。结果表明随着节理连通率的增大,纵波波速在非贯通节理试件的中的传播速度在各个角度节理倾角下均有明显的减小趋势;在纵波波速衰减率对节理倾角的敏感性(敏感性用μ表示)大小依次为:μ0°>μ30°>μ45°>μ60°>μ90°。3)完整岩石试件以及不同连通率(k=0.25、k=0.5、k=0.75)、不同角度(β=0°、β=30°、β=45°、β=90°、β=60°)非贯通节理岩体单轴压缩试验、不同围压水平(5MPa、10MPa、15MPa、20MPa)下常规三轴压缩试验、卸荷(峰前卸荷)试验;研究不同节理连通率、不同节理倾角非贯通节理岩体试件加卸载条件下的峰值强度、变形参数、强度参数、破坏形式等特征,并与完整试件进行对比分析。结果表明非贯通节理岩体加卸载条件下均表现出各向异性力学特性,且随着节理连通率的增大,这种各向异性特性表现的更为明显。4)非贯通节理岩石试件在加卸载试验中所表现出来的力学特性、破坏形态、力学参数等具有明显差异,岩体加卸荷状态下具有不同的破坏机理;在卸荷条件下非贯通节理岩体试件均表现出明显的延性破坏特征,并且随着连通率的增大这种特征表现得更加明显。5)直线型Mohr-Coulomb强度准则、抛物线型Mohr-Coulomb强度准则和Hoek-Brown强度准则均能较好地表述非贯通节理岩体主应力之间的相互关系,相比而言,抛物线型Mohr-Coulomb强度准则和Hoek-Brown强度准则更能准确表述非贯通节理岩石试件加卸载条件下主应力之间的相互关系。6)根据节理岩体的加卸载试验,对单一非贯通节理岩体的加卸载屈服准则,进行了探讨,将岩体的非贯通节理看做是一种损伤,根据岩体破坏过程的应力-应变曲线变化特征,引入损伤变量,将加卸荷破坏曲线分为线弹性段、理想弹塑性段、非线性应变软化段、线性残余塑性流动段4段,并推导了相应的本构关系。
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