锚固砂岩Ⅰ型断裂特性及控制机理试验研究
发布时间：2021-12-25 06:00
节理岩体是岩体工程中经常遇到的一种复杂岩体,地下工程遇到的低应力脆断现象通常也是由节理岩体内部裂纹扩展导致的。工程实践中,人们往往采取锚杆加固措施来保证地下工程和岩石边坡工程的安全可靠运行,但是运用现有的试验方法却很难定量评价锚固效果,传统强度理论也难以有效揭示锚固机理,应用断裂力学理论分析是行之有效的方法。因此,在锚固断裂韧度基础试验的基础上,将岩石断裂力学理论应用于岩体工程的裂隙扩展以及锚固机理研究当中,具有十分重要的理论及实际应用意义。本文通过三点弯曲断裂试验获得了锚固前后砂岩的断裂参数,基于净应力强度因子理论探讨了锚杆增韧机理,并利用数字散斑方法分析了裂纹尖端上部区域变形场演化规律,基于裂纹扩展特性揭示了锚固止裂机理,取得了如下成果:（1）选取带有起裂条件的双K断裂准则,确定其起裂及失稳条件下的临界荷载、有效裂缝长度、断裂韧度等参数的计算方法,并将双K准则引入到锚固岩石结构稳定性评判中,开展了锚固岩石三点弯曲断裂试验研究。（2）计算并分析了锚固砂岩断裂力学参数特性,对于无锚试件,随跨距的增大,起裂、失稳断裂韧度呈减小趋势,试件高度固定时,起裂、失稳断裂韧度为常数,随试件高度增大...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２裂纹的三种破裂形式??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｒｅｅ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｃｋ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔａｔｅｓ??
Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｏｆ?ｃｒａｃｋ－ｔｉｐ??应力在裂纹尖端附近存在奇异性，应力集中现象比较明显，在裂尖建立极??坐标系，如图１．３，有：??ａ〇（ｒ，０）＜ｘ－ｊ＝（ｒ?－＞?０）?式（１．２）??则应力强度因子定义为：??Ｋ?＝?＼ｉｍ＾ａｙｙ（ｒ，０）?式（１．３）??ｒ－＞０??Ｉｒｗｉｎ据此提出了新的断裂判据：??Ｋ＝ＫＣ?式（１．４）??式中，尺ｃ为断裂初度，是材料中裂纹产生失稳扩展时裂纹尖端对应的临界应力??强度因子。??岩石断裂初度表征岩石材料抵抗裂纹扩展断裂的能力，是岩石的一种固有??属性，岩石断裂軔度试验是岩石断裂力学的基础试验。然而，由于研究的不足??和测试方法的复杂性，国际上还没有一个统一的测试岩石断裂韧度的标准。针??４??
图１．４断裂试验方法??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｔｅｓｔ?ｍｅｔｈｏｄｓ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型[J]. 李育宗,刘才华. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[2]基于数字图像相关法的两类岩石断裂特征研究[J]. 纪维伟,潘鹏志,苗书婷,苏方声,杜梦萍. 岩土力学. 2016(08)
[3]岩石抗拉强度和断裂韧度的三点弯曲试验研究[J]. 魏炯,朱万成,李如飞,牛雷雷,王青元. 水利与建筑工程学报. 2016(03)
[4]采用压缩单裂纹圆孔板确定岩石动态起裂、扩展和止裂韧度[J]. 张财贵,曹富,李炼,周妍,黄润秋,王启智. 力学学报. 2016(03)
[5]不同瓦斯压力下煤岩三点弯曲断裂特性研究[J]. 殷志强,谢广祥,胡祖祥,朱传奇. 煤炭学报. 2016(02)
[6]深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[7]含单裂纹真实岩石试件断裂模式的力学试验研究[J]. 刘伟韬,申建军. 岩石力学与工程学报. 2016(06)
[8]汶川地震震裂山体裂缝变形特征与动力机制研究[J]. 袁进科,裴向军. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[9]预应力锚杆锚固止裂效应的试验研究[J]. 周辉,徐荣超,张传庆,沈峥,孟凡震,刘海涛. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[10]垂直裂缝在砂泥岩层理界面上拐折扩展特性研究[J]. 刘合,董康兴,王素玲,王瀚. 实验力学. 2015(04)
博士论文
[1]深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D]. 赵同彬.山东科技大学 2009
[2]混凝土断裂及阻裂理论的研究[D]. 朱榆.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则比较研究[D]. 王璀瑾.大连理工大学 2016
[2]节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D]. 张凯.大连理工大学 2013
[3]岩石断裂实验与加固技术中的力学研究[D]. 韩昌瑞.山东理工大学 2006
[4]锚杆在节理岩体中的加固作用机理和锚固效应分析及应用[D]. 孙静.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2003
本文编号：3551914
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２裂纹的三种破裂形式??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｒｅｅ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｃｒａｃｋ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔａｔｅｓ??
Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ｏｆ?ｃｒａｃｋ－ｔｉｐ??应力在裂纹尖端附近存在奇异性，应力集中现象比较明显，在裂尖建立极??坐标系，如图１．３，有：??ａ〇（ｒ，０）＜ｘ－ｊ＝（ｒ?－＞?０）?式（１．２）??则应力强度因子定义为：??Ｋ?＝?＼ｉｍ＾ａｙｙ（ｒ，０）?式（１．３）??ｒ－＞０??Ｉｒｗｉｎ据此提出了新的断裂判据：??Ｋ＝ＫＣ?式（１．４）??式中，尺ｃ为断裂初度，是材料中裂纹产生失稳扩展时裂纹尖端对应的临界应力??强度因子。??岩石断裂初度表征岩石材料抵抗裂纹扩展断裂的能力，是岩石的一种固有??属性，岩石断裂軔度试验是岩石断裂力学的基础试验。然而，由于研究的不足??和测试方法的复杂性，国际上还没有一个统一的测试岩石断裂韧度的标准。针??４??
图１．４断裂试验方法??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｔｅｓｔ?ｍｅｔｈｏｄｓ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]拉剪作用下节理岩体锚固力学分析模型[J]. 李育宗,刘才华. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[2]基于数字图像相关法的两类岩石断裂特征研究[J]. 纪维伟,潘鹏志,苗书婷,苏方声,杜梦萍. 岩土力学. 2016(08)
[3]岩石抗拉强度和断裂韧度的三点弯曲试验研究[J]. 魏炯,朱万成,李如飞,牛雷雷,王青元. 水利与建筑工程学报. 2016(03)
[4]采用压缩单裂纹圆孔板确定岩石动态起裂、扩展和止裂韧度[J]. 张财贵,曹富,李炼,周妍,黄润秋,王启智. 力学学报. 2016(03)
[5]不同瓦斯压力下煤岩三点弯曲断裂特性研究[J]. 殷志强,谢广祥,胡祖祥,朱传奇. 煤炭学报. 2016(02)
[6]深部裂隙岩体锚固机制研究进展与思考[J]. 刘泉声,雷广峰,彭星新. 岩石力学与工程学报. 2016(02)
[7]含单裂纹真实岩石试件断裂模式的力学试验研究[J]. 刘伟韬,申建军. 岩石力学与工程学报. 2016(06)
[8]汶川地震震裂山体裂缝变形特征与动力机制研究[J]. 袁进科,裴向军. 防灾减灾工程学报. 2015(06)
[9]预应力锚杆锚固止裂效应的试验研究[J]. 周辉,徐荣超,张传庆,沈峥,孟凡震,刘海涛. 岩石力学与工程学报. 2015(10)
[10]垂直裂缝在砂泥岩层理界面上拐折扩展特性研究[J]. 刘合,董康兴,王素玲,王瀚. 实验力学. 2015(04)
博士论文
[1]深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D]. 赵同彬.山东科技大学 2009
[2]混凝土断裂及阻裂理论的研究[D]. 朱榆.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]混凝土Ⅰ型裂缝扩展准则比较研究[D]. 王璀瑾.大连理工大学 2016
[2]节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D]. 张凯.大连理工大学 2013
[3]岩石断裂实验与加固技术中的力学研究[D]. 韩昌瑞.山东理工大学 2006
[4]锚杆在节理岩体中的加固作用机理和锚固效应分析及应用[D]. 孙静.中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所） 2003
本文编号：3551914
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