不同层面倾角下锦屏一级水电站左岸板岩坡体破坏模式及能量特征

发布时间：2021-08-29 16:54

　　为了合理分析锦屏一级水电站左岸坡体的变形,选取坡体板岩进行巴西劈裂试验,分别研究了不同层面倾角下不同饱水率板岩的力学特性及能量特征。结果表明,板岩的抗拉强度随层面倾角的不断增加先减小后增加,其最大降幅达82%;同一层面倾角下,随着饱水程度的增加,板岩抗拉强度逐渐降低,在层面倾角为45°时,抗拉强度从1.64MPa降至0.52MPa,降幅达68%;试样层面倾角0°～90°的破坏受饱水率的影响较小,主要由层面倾角控制,破坏特征分为岩石拉伸型破坏、层面剪切破坏、基质-层面互剪型破坏、层面张拉破坏四种模式;试样破坏的累积能量随饱水程度的增加而不断减小,在相同饱水程度下,累积能量随层面倾角的增大而逐渐减小,累积能量的增长速率与荷载比成非线性关系,在轴向荷载达40%～80%时增长最快。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(02)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

不同层面倾角下不同饱水率板岩抗拉强度变化曲线

根据本文试验结果，由破坏状态可发现板岩的劈裂破坏形状主要分为4种型式（图4):(1)岩石拉伸型破坏（模式1）。其主要特征是岩体破裂面垂直于层面方向，且破裂面与荷载方向近于一个方向。(2)层面张拉破坏（模式2）。其主要特征是破裂面沿圆柱面层面方向，且破裂面产生在距离荷载作用线最近的层面上。(3)层面剪切型破坏（模式3）。其主要破裂面与荷载作用线产生斜交。(4)基质-层面互剪型破坏（模式4）。其主要特点是破裂面一部分贯穿机质，一部分沿层面产生。通过对比不同层面倾角下不同饱水率板岩的破坏试验结果，发现岩体饱水率的变化对板岩劈裂破坏模式的影响较小，其主要影响因素为荷载作用方向与层面倾角之间的关系。结合图4可知，当层面倾角θ=0°时，不同饱水率的板岩破坏模式基本一致，均发生岩石拉伸型破坏，对应图4模式1；θ=90°时，发生层面拉伸型破坏，对应模式2；θ=45°时，产生层面剪切型破坏，对应模式3；θ=30°、60°时，大部分产生层面剪切型破坏，少部分岩体会产生基质-层面互剪型破坏。

试验仪器采用CSS-44300电子万能试验机，通过位移控制加载速率为0.01mm/s，在试样竖直方向施加荷载P，仪器自动采集加载过程力-位移曲线，改变层理面与水平面x的夹角θ（图1），得到板岩不同层面倾角的破坏力学参数及破坏形态。试验过程中控制θ为0°、30°、45°、60°、90°。根据饱水率的不同，每组θ下测试3个试样，一共测试60个试样。3 试验结果与分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]含预制裂隙的均质岩石巴西劈裂过程数值模拟[J]. 赵明,姚池.  水电能源科学. 2018(07)
[2]层理板岩巴西劈裂破坏模式的方向效应研究[J]. 叶海旺,宁卫星,雷涛,冉成,汪柳俊,蔡俊,龙梅.  武汉理工大学学报. 2016(09)
[3]花岗岩巴西劈裂试验红外热像特征及颗粒流数值模拟研究[J]. 段宇,宿辉,唐阳,马飞,黄顺,杨家琦.  水电能源科学. 2016(08)
[4]饱水煤样巴西劈裂强度和能量特征试验研究[J]. 张辉,程利兴,苏承东,刘少伟.  中国安全生产科学技术. 2015(12)
[5]饱水-干燥循环和长期饱水砂岩劈裂试验[J]. 朱朝辉,吴平,姚华彦,朱大勇.  水电能源科学. 2012(12)
[6]不同含水条件下板岩力学实验研究与理论分析[J]. 冒海军,杨春和,黄小兰,王学潮.  岩土力学. 2006(09)
[7]用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第二部分:试验结果[J]. 王启智,吴礼舟.  岩石力学与工程学报. 2004(02)
[8]用平台巴西圆盘试样确定脆性岩石的弹性模量、拉伸强度和断裂韧度——第一部分:解析和数值结果[J]. 王启智,贾学明.  岩石力学与工程学报. 2002(09)



本文编号：3371026