基于直剪试验的节理岩体破坏演化特征研究

发布时间：2018-01-07 19:39

  本文关键词：基于直剪试验的节理岩体破坏演化特征研究　出处：《中国地质大学(北京)》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 直剪试验 节理岩体 破坏过程 应力应变曲线 强度理论验证

【摘要】：岩体是一种广泛分布于岩土工程领域的地质体。在漫长的地质历史时期,岩体在形成过程中受到多种作用的影响。因此,在岩体中有数量巨大的结构面:节理、层理、断层等。这些结构面之间的相互交切使得岩体结构极为复杂,这使得岩体具有复杂的工程力学特性。由于岩体结构的复杂性,在岩体破坏过程中,节理和岩桥的强度贡献问题至今没有合理地解答。因而该方面的工作一直是岩石力学界的重难点。论文主要针对节理和岩桥在节理岩体发生变形破坏时,所表现出的工程力学问题,开展试验研究,为该方面研究提供借鉴。本文的研究内容为以下三个方面:(1)室内模型试验中结构面分布型式设计和试验方案设计:在对结构面的分布型式进行概率统计分析的基础上,结合岩体力学强度理论和文献中的结构面分布型式,设计13种含3条未贯通节理的岩样型式。同时设置完整岩体和含贯通节理的岩体作为对照试验组。根据直剪试验要获得节理岩体破坏过程、强度力学特性的目的,充分利用可获取的试验设备等条件,设计可行、合理的节理岩体直剪试验方案。对直剪试验中的数据、图像的采样系统进行设计。(2)对典型结构面分布型式岩体共计进行47次试验。对47次试验的成果展开分析,研究在轴向加载不同时,同一种节理岩体在试验中的节理扩展、贯通破坏的过程、应力应变曲线的型式以及最终的贯通破坏路径的型式。研究结果表明:岩样变形演化过程的应力—应变曲线(按裂纹的变形演化过程划分)有压密、线性变形、隐性裂纹、微小裂纹、裂纹扩展、残余变形阶段等六个阶段;应力—应变曲线(按曲线型态划分)有剪断型、剪断复合型、滑动型、脆断型、脆断复合型、屈服型等六种类型。(3)分析、整理节理岩体47次直剪试验的数据,用加权平均强度准则(Jennings法)和基于Lajtai方法改良后的强度准则对试验结果进行验证。验证结果表明:在法向应力为1.5MPa、2MPa条件下,与试验结果相比,加权平均法的结果偏高(绝对值在1.8%~27.5%之间);基于Lajtai岩桥破坏理论的计算得到抗剪强度偏低(绝对值在0.9%~26.6%之间),相对误差相对较小。
[Abstract]:Rock is a kind of geological body is widely distributed in the field of geotechnical engineering. In the long geological history, rock mass is influenced by various effects in the process of formation. Therefore, there is a huge number of structural planes in the rock mass: joint, bedding, fault and so on. Among these structural planes crossing each other makes the rock mass structure for the complex, which makes the engineering rock mass has complicated mechanical properties. Because of the complexity of rock structures, the rock failure process, strength contribution of joints and rock bridge has no reasonable answer. So the work is heavy and difficult rock circles. Thesis joints and rock bridge in jointed rock mass the deformation and failure, problems of Engineering Mechanics shows, experimental research is carried out, providing a reference for the study. The research contents of this paper are the following three aspects: (1) the indoor model test structure distribution Design pattern design and experiment scheme: in the structure of the distribution pattern based on analysis of probability statistics, combined with the structure of rock mechanics strength theory and literature in the distribution pattern, design 13 including 3 not through joint rock type. At the same time the complete set of rock and rock mass containing discontinuous joints as the control group according to the test. Direct shear test for jointed rock mass, strength of the mechanical properties of the purpose, make full use of the available test equipment and other conditions, the design is feasible and reasonable jointed rock mass shear test scheme. The direct shear test of the data, the design of image sampling system. (2) the typical distribution pattern of rock mass structural plane a total of 47 tests. To analyze the 47 test results of axial loading and joints in the trial of the same kind of jointed rock mass propagation, failure process, stress and strain. Line type and the final failure path model. The results show that: the evolution process of rock deformation and stress-strain curve (by crack deformation evolution process is divided) pressure density, linear deformation, hidden cracks, micro cracks, crack propagation, six stages of residual deformation stage; stress-strain the curve (divided by curve type) has cut cut type, compound type, sliding type, fracture type, fracture type and composite type, yielding six types. (3) analysis, finishing 47 jointed rock mass shear test data, using weighted average strength criterion (Jennings method) and strength criterion Lajtai method the modified based on the test results are verified. The verification results show that the normal stress is 1.5MPa, under the condition of 2MPa, compared with the test results, the weighted average method the result is high (absolute value between 1.8%~27.5%); media anti failure theory to calculate Lajtai rock bridge The shear strength is low (the absolute value is between 0.9%~26.6%), and the relative error is relatively small.

【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU45

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本文编号：1393983