低温环境下单裂隙岩体强度损伤及断裂特性分析
本文选题：单裂隙岩体 + 类岩石材料 ； 参考：《西安科技大学》2015年硕士论文
【摘要】：随着国家对寒区工程建设的投入加大以及全球气候环境恶化的加剧,寒区的工程灾害现象不断增多,日益成为影响寒区工程建设及稳定性的重大问题。岩体作为地质作用的产物,含有较多的节理、裂隙等不连续面,不连续面的存在对岩体强度及各种力学响应有较大影响。而在冻融作用下,不连续面的影响效果更为复杂。因而,必须从裂隙岩体的角度出发正确认识和解决寒区岩体出现的问题。以不同倾角(0°、45°)单裂隙岩体为研究对象,对裂隙岩体在冻融-受荷作用下的物理参数、力学强度及断裂特性进行了研究。首先基于相似模型试验的相关原理,通过设计正交试验,确定出可模拟砂岩的材料理想配合比,且制备出满足试验要求的单裂隙岩体试件;对两种倾角裂隙岩体物理参数的异同进行了比较分析,测试出不同温度下类岩石材料的热物理参数变化,分析了其相应的影响因素;通过冻融循环试验,对裂隙岩体的质量和表观变化进行了跟踪记录;利用单轴压缩试验,对裂隙岩体的强度损失及冻融损伤劣化的机理进行了系统研究;并通过数值模拟手段,对冻融循环作用下,裂隙岩体内部温度场演化及冻胀力的作用进行了模拟分析;建立了冻融循环作用后的岩体断裂准则,探究了受荷作用下裂隙岩体起裂扩展模式及其力学机制。通过相似试验、理论推导和数值模拟相结合的方法对单裂隙岩体在冻融循环作用及受荷作用下的强度损伤及断裂特性进行了研究,相应的研究成果对寒区裂隙岩体的工程设计和灾害防护具有一定的参考价值。
[Abstract]:With the increase of national investment in engineering construction in cold regions and the worsening of global climate environment, the phenomenon of engineering disasters in cold regions is increasing, which has become an important problem affecting the construction and stability of cold regions. As the product of geological process, rock mass contains more joints, fractures and other discontinuous planes. The existence of discontinuous planes has great influence on the strength of rock mass and various mechanical responses. However, the effect of discontinuous surface is more complex under the action of freezing and thawing. Therefore, it is necessary to correctly understand and solve the problems of rock mass in cold region from the point of view of fractured rock mass. The physical parameters, mechanical strength and fracture characteristics of fractured rock mass subjected to freeze-thawing and loading are studied in this paper. Firstly, based on the principle of similar model test, through designing orthogonal test, the ideal material mix ratio of simulated sandstone is determined, and the single fractured rock mass specimen which can meet the test requirements is prepared. The differences and similarities of physical parameters of two kinds of inclined fractured rock mass are compared and analyzed. The variation of thermophysical parameters of rock-like materials at different temperatures is tested, and the corresponding influencing factors are analyzed. The quality and apparent changes of fractured rock mass are tracked and recorded. The mechanism of strength loss and freeze-thaw damage deterioration of fractured rock mass is systematically studied by uniaxial compression test. The evolution of temperature field and the action of frost heaving force in fractured rock mass are simulated and analyzed, the fracture criterion of rock mass after freeze-thaw cycle is established, and the crack initiation and propagation model and its mechanical mechanism of fractured rock mass under loading are explored. The strength damage and fracture characteristics of single fractured rock mass under freeze-thaw cycle and loading are studied by means of similarity test, theoretical derivation and numerical simulation. The corresponding research results have certain reference value for engineering design and disaster prevention of fissured rock mass in cold area.
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU45
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，本文编号：1834890
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