赋存结构面粉砂质泥岩力学性能弱化机制研究

发布时间：2021-08-16 07:42

　　结构面对岩体物理力学性能具有弱化作用,直接影响岩石工程的稳定性。以煤矿巷道粉砂质泥岩为研究对象,通过针对不同倾角结构面岩样试件进行准静态单轴加载试验和单轴循环加卸载试验,并同步利用散斑系统采集试件受载变形全过程数字图像信息,分析不同倾角结构面弱化影响下的岩样力学性能变化规律以及应变场演化特征。研究表明:结构面对于粉砂质泥岩受力及变形弱化影响明显,越是趋近于60°倾角,这种弱化影响越显著;赋存45°和60°倾角试件因结构面充填介质的弱化影响,会使应力–应变曲线出现了独特的"双峰"现象;提出了结构面变形局部化长度比和岩样变形局部化长度比参数,量化确定了结构面及岩样本体变形对试件总变形的贡献程度;与准静态单轴加载试验相比,循环加卸载试验提高了试件结构面破坏的主导性,从而显著降低了试件峰值强度。 

【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

喷涂散斑漆后试件

试验分2组，第1组进行准静态单轴加载试验，第2组进行单轴循环加卸载试验。每组制备的试件包含结构面的倾角为0°，30°，45°，60°和90°，其中因15°和75°倾斜角度太小，加工难度较大，后续可通过插值法分析角度对应的力学特性。同时，制备完整试件作为基准比较对象。每一类倾角制作3个平行试件，2组共计36个试件。(1)第1组试验，采用竖向位移控制方法进行试件加载，测试分析不同倾角结构面对试件峰值强度以及应力–应变全过程弱化规律；(2)第2组试验，首先将试件加载到屈服强度，在该应力水平下进行500次循环加卸载后将应力卸载至0，然后对试件再加载直至破坏，可得到循环加卸载曲线，以此来模拟巷道掘进过程中对赋存结构面岩体的扰动作用。2 试验结果及分析

针对不同倾角结构面的粉砂质泥岩进行准静态单轴加载试验，部分试件破坏如图3所示。发现试件贯通的裂隙中一类是发生在预制结构面处，如45°，60°和90°倾角试件。另一类裂隙则始于结构面，但向其他方向扩展贯通，如0°倾角试件和30°倾角试件。就裂隙扩展形态上看，完整试件则表现为纵向裂隙贯通，呈现劈裂破坏，与0°，30°和90°倾角试件裂隙扩展形态类似。同时，0°倾角试件和30°倾角试件并未表现明显的结构面处破坏，而主要为岩体本身裂隙贯通。提取试验机单轴加载应力–应变数据，绘制应力–应变关系曲线如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3345270