加卸荷路径下硬岩破坏面形貌宏细观解译及破裂机制研究
发布时间：2021-08-29 13:22
深部岩体工程开挖是一个复杂的加、卸荷过程,由此诱发的工程灾害屡见不鲜。对于岩石卸荷破坏机理的研究,传统方法多是在宏观尺度下进行,岩石内部细观结构没有得到足够的重视。随着测试技术手段的提高,从细观结构角度对岩石破坏演化过程进行表征成为可能。破坏面作为岩石变形破坏过程的记录,蕴含着丰富的破坏细观信息,通过分析岩石破坏面可追溯破坏本质。现阶段对不同卸荷路径下岩体破坏面蕴含破坏机理信息解译不足,本文基于大理岩加、卸荷破坏试验和数字图像处理技术,探索破坏面三维形貌与破坏机理之间的相应关联,利用三维颗粒流仿真试验对大理岩破坏过程的裂纹演化机制与破坏面形貌特征进行定量表征,构建基于破坏面形貌特征的岩石破坏本构模型。论文主要研究成果如下:（1）通过大理岩加、卸荷破坏试验,分析卸荷路径下大理岩变形破坏全过程力学特性,诠释围压及卸荷速率对弹性模量的影响,给出岩样脆性指数随围压及卸荷速率增加的变化规律。试验表明:卸荷速率一定时,卸荷应力水平越高,岩样损伤应力与峰值应力越大;卸荷应力水平一定时,随卸荷速率增加,损伤应力、损伤应变与峰值应力、峰值应变均减小。卸围压过程中,围压-弹模曲线由线性逐渐变为非线性关系,...
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
处理后岩样图
青岛理工大学工学博士学位论文20图2.8为卸荷试验破坏角随卸荷速率变化图。10MPa、20MPa、30MPa围压下随卸荷速率的增加，岩样破坏面与加载轴线的夹角α逐渐减小，即岩样破坏角随卸荷速率的增加而逐渐增大，这是因为卸荷速率越大，岩样脆性破坏越剧烈，较强的脆性破坏对应于较大的破裂角，且随围压的增加，破裂角对卸荷速率的敏感度逐渐降低。40MPa围压、峰前80%卸荷路径下，随卸荷速率的增加试样破裂角变化不大，其可能原因在于试样峰后的裂纹发育及应变局部化过程受围压与卸荷速率共同影响，围压较高时卸荷速率的影响被弱化。=8=25=30恽=33=36=37=36.5=38=400ac=MP5ac=MP10ac=MP15ac=MP20ac=MP25ac=MP30ac=MP35ac=MP40ac=MP图2.7加荷试验围压对岩样破裂角的影响=28=26=19=18=30=27=26.5=26v=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/sv=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/s（a）峰前60%围压10MPa（b）峰前60%围压20MPa=31=29邴=27=26=32=27.5=34=27v=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/sv=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/s（c）峰前60%围压30MPa（d）峰前60%围压40MPa
加荷试样破坏面形态
【参考文献】：
期刊论文
[1]红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 周翠英,梁宁,刘镇. 岩土力学. 2019(S1)
[2]考虑峰值后区应力跌落速率的脆岩损伤本构模型研究[J]. 张超,杨期君,曹文贵. 岩土力学. 2019(08)
[3]试验设计法在硬岩PFC3D模型细观参数标定中的应用[J]. 邓树新,郑永来,冯利坡,朱鹏宇,倪寅. 岩土工程学报. 2019(04)
[4]饱和水弱胶结砂岩剪切断裂面形貌特征及破坏机理[J]. 宋朝阳,纪洪广,刘志强,谭杰. 煤炭学报. 2018(09)
[5]不同围压下页岩残余强度及破裂面特征的试验研究[J]. 梁运培,李清淼,顾义磊,邹全乐,李全贵. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[6]石灰岩断口细观复杂程度的分形几何学分析[J]. 刘传孝,王龙,张晓雷,李茂桐,周桐. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(07)
[7]不同卸荷速率下大理岩破裂时效特性与机理研究[J]. 李夕兵,陈正红,曹文卓,陶明,周健. 岩土工程学报. 2017(09)
[8]不同沉积年代泥岩卸荷力学特性试验研究[J]. 霍亮,周雁,杨春和,冒海军,刘俊新,陈西磊. 岩土力学. 2017(03)
[9]不同卸荷速率下北山花岗岩力学特性试验研究[J]. 胡帅,马洪素,任奋华,刘建锋. 金属矿山. 2017(02)
[10]加轴压卸围压条件下岩石的力学特性与能量特征[J]. 方前程,商丽,商拥辉,陈钊峰. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
博士论文
[1]弱胶结砂岩细观结构特征与变形破坏机理研究及应用[D]. 宋朝阳.北京科技大学 2017
[2]卸荷条件下岩石破坏宏细观机理与地下工程设计计算方法研究[D]. 丛宇.青岛理工大学 2014
[3]基于BAP的岩体结构面粗糙度与峰值抗剪强度研究[D]. 葛云峰.中国地质大学 2014
[4]加卸荷条件下岩体宏细观破坏机理的试验与理论研究[D]. 张黎明.西安建筑科技大学 2009
[5]高地应力下岩石卸载破坏机理及其应用研究[D]. 刘豆豆.山东大学 2008
硕士论文
[1]一种基于应力—应变曲线的岩石脆性评价方法研究[D]. 刘晨阳.吉林大学 2019
[2]节理岩体力学特性的尺寸效应研究[D]. 李万润.大连理工大学 2015
[3]基于数字光栅投影的形貌测量技术研究[D]. 马蛟.合肥工业大学 2014
[4]高应力下大理岩卸荷破裂分形及应变能转化规律研究[D]. 谭清.重庆大学 2012
本文编号：3370728
【文章来源】：青岛理工大学山东省
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
处理后岩样图
青岛理工大学工学博士学位论文20图2.8为卸荷试验破坏角随卸荷速率变化图。10MPa、20MPa、30MPa围压下随卸荷速率的增加，岩样破坏面与加载轴线的夹角α逐渐减小，即岩样破坏角随卸荷速率的增加而逐渐增大，这是因为卸荷速率越大，岩样脆性破坏越剧烈，较强的脆性破坏对应于较大的破裂角，且随围压的增加，破裂角对卸荷速率的敏感度逐渐降低。40MPa围压、峰前80%卸荷路径下，随卸荷速率的增加试样破裂角变化不大，其可能原因在于试样峰后的裂纹发育及应变局部化过程受围压与卸荷速率共同影响，围压较高时卸荷速率的影响被弱化。=8=25=30恽=33=36=37=36.5=38=400ac=MP5ac=MP10ac=MP15ac=MP20ac=MP25ac=MP30ac=MP35ac=MP40ac=MP图2.7加荷试验围压对岩样破裂角的影响=28=26=19=18=30=27=26.5=26v=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/sv=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/s（a）峰前60%围压10MPa（b）峰前60%围压20MPa=31=29邴=27=26=32=27.5=34=27v=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/sv=0.2MPa/sv=0.4MPa/sv=0.6MPa/sv=0.8MPa/s（c）峰前60%围压30MPa（d）峰前60%围压40MPa
加荷试样破坏面形态
【参考文献】：
期刊论文
[1]红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 周翠英,梁宁,刘镇. 岩土力学. 2019(S1)
[2]考虑峰值后区应力跌落速率的脆岩损伤本构模型研究[J]. 张超,杨期君,曹文贵. 岩土力学. 2019(08)
[3]试验设计法在硬岩PFC3D模型细观参数标定中的应用[J]. 邓树新,郑永来,冯利坡,朱鹏宇,倪寅. 岩土工程学报. 2019(04)
[4]饱和水弱胶结砂岩剪切断裂面形貌特征及破坏机理[J]. 宋朝阳,纪洪广,刘志强,谭杰. 煤炭学报. 2018(09)
[5]不同围压下页岩残余强度及破裂面特征的试验研究[J]. 梁运培,李清淼,顾义磊,邹全乐,李全贵. 采矿与安全工程学报. 2017(06)
[6]石灰岩断口细观复杂程度的分形几何学分析[J]. 刘传孝,王龙,张晓雷,李茂桐,周桐. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(07)
[7]不同卸荷速率下大理岩破裂时效特性与机理研究[J]. 李夕兵,陈正红,曹文卓,陶明,周健. 岩土工程学报. 2017(09)
[8]不同沉积年代泥岩卸荷力学特性试验研究[J]. 霍亮,周雁,杨春和,冒海军,刘俊新,陈西磊. 岩土力学. 2017(03)
[9]不同卸荷速率下北山花岗岩力学特性试验研究[J]. 胡帅,马洪素,任奋华,刘建锋. 金属矿山. 2017(02)
[10]加轴压卸围压条件下岩石的力学特性与能量特征[J]. 方前程,商丽,商拥辉,陈钊峰. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
博士论文
[1]弱胶结砂岩细观结构特征与变形破坏机理研究及应用[D]. 宋朝阳.北京科技大学 2017
[2]卸荷条件下岩石破坏宏细观机理与地下工程设计计算方法研究[D]. 丛宇.青岛理工大学 2014
[3]基于BAP的岩体结构面粗糙度与峰值抗剪强度研究[D]. 葛云峰.中国地质大学 2014
[4]加卸荷条件下岩体宏细观破坏机理的试验与理论研究[D]. 张黎明.西安建筑科技大学 2009
[5]高地应力下岩石卸载破坏机理及其应用研究[D]. 刘豆豆.山东大学 2008
硕士论文
[1]一种基于应力—应变曲线的岩石脆性评价方法研究[D]. 刘晨阳.吉林大学 2019
[2]节理岩体力学特性的尺寸效应研究[D]. 李万润.大连理工大学 2015
[3]基于数字光栅投影的形貌测量技术研究[D]. 马蛟.合肥工业大学 2014
[4]高应力下大理岩卸荷破裂分形及应变能转化规律研究[D]. 谭清.重庆大学 2012
本文编号：3370728
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