软岩中非贯通裂隙的破裂扩展试验研究

发布时间：2017-06-11 17:08

  本文关键词：软岩中非贯通裂隙的破裂扩展试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非贯通裂隙能够显著降低软岩强度、加快变形速度,因此定量研究非贯通裂隙软岩破裂模式显得非常必要。本文应用单轴压缩试验机和PIV(Pαrticle Imαge Velocimetry)技术,对相似材料制备的具有不同倾角的软岩非贯通裂隙试样进行一系列单轴压缩试验。基于试验结果,研究了非贯通裂隙对岩体力学性质的影响和软岩破裂过程中裂隙的破裂机理,揭示非贯通裂隙软岩破裂模式,得出以下结论:(1)在0°≤α≤45°时,试样破坏以劈裂张开为主,主生裂隙为翼裂隙,翼裂隙贯通整个试样;在45°≤α≤90°时,试样破坏以剪切滑移为主,主生裂隙为次生裂隙,次生裂隙贯通整个试样。本次试验只有在α=60°时出现了反翼裂隙模式,并且试样在受压时容易出现失稳,在试样顶端出现开裂现象;在α=15°、30°和45°时观察到了翼裂隙扩展角,翼裂隙扩展角随着预制裂隙α的增大呈先减小后增大的趋势,在α=30°时,翼裂隙扩展角最小。翼裂隙扩展角的范围为68°~80°。(2)试样的峰值应力随着α的增大呈先减小后增大的趋势,在α=45°时,试样的峰值应力最小,为完整试样的89%;裂隙倾角较大时(60￡α￡75),预制裂隙容易扩展,而当15°≤α≤45°时,预制裂隙扩展比较困难。(3)通过云图观测得到试样的主要变形集中在翼裂隙左半部分,随着压力的增大而不断沿着滑移面向下滑动,并且左下方位移量最大,而试样的侧向应变主要集中在滑移面周围,随着压力增大逐渐变大。初始裂隙的产生是在试样达到峰值应力之后,并且两者相隔的时间非常短。在α=45°时,间隔时间最短;在α=75°时,间隔时间最长。(4)运用PIV技术可以对采矿过程中的岩体变形进行实时监测,并起到灾前预警的作用,提高采矿时的安全;与硬岩不同,软岩由于单轴抗压强度小,受力后变形更为迅速,裂隙延伸较快,其峰值应力与宏观起裂应力之间的间隔时间比硬岩更短。
【关键词】：非贯通裂隙 软岩 PIV技术 裂隙扩展 裂隙倾角 应力
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 非贯通裂隙岩体试验研究现状11-15
• 1.2.2 数字变形量测技术研究现状15-17
• 1.3 存在的问题17
• 1.4 本文的研究思路及技术路线17-20
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 技术路线18-20
• 2 试样的设计与制备20-34
• 2.1 模型试验的意义20-21
• 2.2 模型试验的相似理论21-22
• 2.3 材料的配制22-23
• 2.4 原料选择23-26
• 2.5 物理力学参数26-30
• 2.6 非贯通裂隙试样的制作30-32
• 2.7 本章小结32-34
• 3 实验装置与方法34-46
• 3.1 实验装置34-38
• 3.1.1 加载系统34-36
• 3.1.2 测量系统36-38
• 3.2 数字图像处理理论38-42
• 3.2.1 概念38-39
• 3.2.2 基本原理39-40
• 3.2.3 工程应用40-41
• 3.2.4 基本算法41-42
• 3.3 试验操作过程42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 4 结果分析46-62
• 4.1 破裂扩展模式46-52
• 4.1.1 新生裂隙类型46-48
• 4.1.2 类型分类48-51
• 4.1.3 裂隙发育顺序51-52
• 4.2 裂隙的扩展方向和角度52-54
• 4.3 倾角对力学特性的影响54-55
• 4.4 变形场分析55-59
• 4.4.1 预制倾角为 30°的变形场55-58
• 4.4.2 预制倾角为 60°的变形场58-59
• 4.5 时间间隔59-60
• 4.6 本章小结60-62
• 5 结论与展望62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-64
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文64-66
• 参加项目情况64
• 发表论文情况64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-72
• 附录72-79

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1 邓东平;软岩中非贯通裂隙的破裂扩展试验研究[D];华北水利水电大学;2016年

  本文关键词：软岩中非贯通裂隙的破裂扩展试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：442055