单轴压缩下中部锁固岩桥变形破坏模式及演化机制研究
发布时间：2020-12-27 07:02
为了探究锁固岩桥破坏模式及演化机制,通过在完整试样端部预制裂隙以形成中部岩桥,采用物理试验和RFPA2D数值模拟方法,研究不同锁固岩桥角度试样破坏模式及裂隙扩展演化机制的影响规律,并利用断裂力学理论分析岩桥裂隙扩展机理。研究结果表明:利用数字图像技术,从定量角度分析裂隙扩展类型,得出试验试样最终破坏是由前期损伤不断积累所导致的结果;锁固段岩桥角度α对锁固段的破坏有重要影响,当α≤90°时,锁固岩桥段发生张拉贯通破坏;当90°<α<120°时,锁固岩桥段发生张拉剪切贯通破坏;当α≥120°时,锁固岩桥段并没有发生贯通破坏。最终得出3种试样破坏模式:下部裂隙张拉扩展,贯通中部岩桥;上下部裂隙同时张拉扩展,剪切贯通中部岩桥;下部裂隙张拉扩展,贯通试样上端面,中部岩桥没有发生破坏。
【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
边坡岩桥概化模型示意
本文采用由石膏、水和缓凝剂按质量比1 ∶0.2 ∶0.005配制而成的高强度速凝石膏的类岩石材料。试件模型尺寸确定为110 mm×110 mm×30 mm(长×宽×高)。模型锁固段长度保持不变,前缘缓裂隙的长度和倾角保持不变。通过改变后缘裂隙的位置和长度实现锁固段岩桥角度的变化,设置岩桥角度为45°,90°,135° 3个试验方案,裂隙布置及几何参数见图2。通过在预定位置嵌入预定厚度0.5 mm厚的铝箔片预制裂纹,在固结前拔出,并在室温内养护12 h脱模,其中模拟前缘裂缝充填黏土与石膏混合材料,静置1 d后检查裂纹的平整度和贯穿性,打磨后继续养护28 d,试件制作完成。1.2 试验仪器与方法
单轴压缩试样试验系统如图3所示。试验系统由数字图像采集子系统和数字图像后处理软件子系统组成。数字图像采集子系统包括加载设备、高清数码摄像机、补充光源和计算机。数字图像后处理软件子系统通过采集到的图像处理得到试件表面位移场和应变场的演化过程。在实验过程中,首先调节光源稳定且亮度足够,以使在加载过程中能够获得可靠的灰度值;然后通过设置高清数码摄像机固定采样频率来采集图像;最后,通过后处理软件子系统对采集到的图像进行处理,获取需要的结果。加载设备采用最大加载量程为300 kN的MTS万能试验机,采用位移方式控制,设置加载速度为0.2 mm/min,持续加载直致试件破坏。加载前在试件两端加上与岩样端部匹配的钢性垫块。
【参考文献】：
期刊论文
[1]开放型岩桥裂纹贯通机理及脆性破坏特征研究[J]. 陈国庆,陈毅,孙祥,王栋,秦昌安,林之恒. 岩土工程学报. 2020(05)
[2]主、次裂隙对岩石变形破坏机制的影响研究[J]. 李克钢,王庭,秦庆词,潘震,黄伟,杨宝威. 中国安全生产科学技术. 2019(02)
[3]基于数字图像相关技术的混凝土剪切破坏实验研究[J]. 白鹏翔,倪英荐,蒋睿,雷冬. 科学技术与工程. 2018(36)
[4]不同裂隙形式类岩体单轴压缩破坏特征研究[J]. 孙冰,邹春海,曾晟,方耀楚,王富林. 防灾减灾工程学报. 2018(06)
[5]平行节理相互作用对节理岩体的力学行为影响[J]. 王飞,曹平,曹日红,高青鹏,熊心广,王柱. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[6]基于数字图像相关法的含填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程研究[J]. 袁媛,潘鹏志,赵善坤,王斌,宋桂红. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[7]含天然硬性结构面大理岩破裂过程与机制研究[J]. 苏方声,潘鹏志,高要辉,冯夏庭,刘畅. 岩石力学与工程学报. 2018(03)
[8]基于声发射多参量分析的岩桥裂纹扩展研究[J]. 朱振飞,陈国庆,肖宏跃,刘辉,赵聪. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[9]“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制[J]. 黄达,张晓景,顾东明. 岩土工程学报. 2018(09)
[10]板状页岩单轴压缩实验及断裂力学分析[J]. 侯振坤,杨春和,孙书伟,郭印同,王磊,徐峰,刘杰. 煤炭学报. 2017(05)
本文编号：2941301
【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
边坡岩桥概化模型示意
本文采用由石膏、水和缓凝剂按质量比1 ∶0.2 ∶0.005配制而成的高强度速凝石膏的类岩石材料。试件模型尺寸确定为110 mm×110 mm×30 mm(长×宽×高)。模型锁固段长度保持不变,前缘缓裂隙的长度和倾角保持不变。通过改变后缘裂隙的位置和长度实现锁固段岩桥角度的变化,设置岩桥角度为45°,90°,135° 3个试验方案,裂隙布置及几何参数见图2。通过在预定位置嵌入预定厚度0.5 mm厚的铝箔片预制裂纹,在固结前拔出,并在室温内养护12 h脱模,其中模拟前缘裂缝充填黏土与石膏混合材料,静置1 d后检查裂纹的平整度和贯穿性,打磨后继续养护28 d,试件制作完成。1.2 试验仪器与方法
单轴压缩试样试验系统如图3所示。试验系统由数字图像采集子系统和数字图像后处理软件子系统组成。数字图像采集子系统包括加载设备、高清数码摄像机、补充光源和计算机。数字图像后处理软件子系统通过采集到的图像处理得到试件表面位移场和应变场的演化过程。在实验过程中,首先调节光源稳定且亮度足够,以使在加载过程中能够获得可靠的灰度值;然后通过设置高清数码摄像机固定采样频率来采集图像;最后,通过后处理软件子系统对采集到的图像进行处理,获取需要的结果。加载设备采用最大加载量程为300 kN的MTS万能试验机,采用位移方式控制,设置加载速度为0.2 mm/min,持续加载直致试件破坏。加载前在试件两端加上与岩样端部匹配的钢性垫块。
【参考文献】：
期刊论文
[1]开放型岩桥裂纹贯通机理及脆性破坏特征研究[J]. 陈国庆,陈毅,孙祥,王栋,秦昌安,林之恒. 岩土工程学报. 2020(05)
[2]主、次裂隙对岩石变形破坏机制的影响研究[J]. 李克钢,王庭,秦庆词,潘震,黄伟,杨宝威. 中国安全生产科学技术. 2019(02)
[3]基于数字图像相关技术的混凝土剪切破坏实验研究[J]. 白鹏翔,倪英荐,蒋睿,雷冬. 科学技术与工程. 2018(36)
[4]不同裂隙形式类岩体单轴压缩破坏特征研究[J]. 孙冰,邹春海,曾晟,方耀楚,王富林. 防灾减灾工程学报. 2018(06)
[5]平行节理相互作用对节理岩体的力学行为影响[J]. 王飞,曹平,曹日红,高青鹏,熊心广,王柱. 中南大学学报(自然科学版). 2018(10)
[6]基于数字图像相关法的含填充裂隙大理岩单轴压缩破坏过程研究[J]. 袁媛,潘鹏志,赵善坤,王斌,宋桂红. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[7]含天然硬性结构面大理岩破裂过程与机制研究[J]. 苏方声,潘鹏志,高要辉,冯夏庭,刘畅. 岩石力学与工程学报. 2018(03)
[8]基于声发射多参量分析的岩桥裂纹扩展研究[J]. 朱振飞,陈国庆,肖宏跃,刘辉,赵聪. 岩石力学与工程学报. 2018(04)
[9]“三段式”岩石滑坡的锁固段破坏模式及演化机制[J]. 黄达,张晓景,顾东明. 岩土工程学报. 2018(09)
[10]板状页岩单轴压缩实验及断裂力学分析[J]. 侯振坤,杨春和,孙书伟,郭印同,王磊,徐峰,刘杰. 煤炭学报. 2017(05)
本文编号：2941301
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