花岗岩循环加卸载试验研究

发布时间：2017-05-06 16:03

  本文关键词：花岗岩循环加卸载试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在对金山江上游某水电站进行工程勘察过程中揭露了一类较为特殊的花岗岩深部变形破裂地质现象,其一定程度上制约着水电站的工程设计、施工和运营,所以这种工程地质问题是亟待研究并解决的。在全面了解水电站所在的金沙江河谷演化的基础上,设计了符合坝址区岸坡地质力学过程的循环加、卸载岩石力学试验,并按照研究深部变形破裂的基本框架和技术方法,从地质环境背景、岩石力学试验、损伤理论分析三方面对深部变形破裂成因机制进行研究分析。并取得了一些成果。1.对坝址区揭露的深部变形破裂地质现象进行系统调查,总结了其发育分布特征：(1)按发育程度可以将其分为三种类型,即轻微松弛型、中等松弛型、强烈松弛型深部变形破裂。(2)发育程度总体随着高程的增加而增强,水平埋深大致在75m～180m之间。(3)主要沿着基本与坡向平行的结构面发育。2.通过M.J.Heap和S.Vinciguerra(2008)采用对玄武岩的增幅加、卸载全过程应力-应变曲线的每条加、卸载曲线进行三次多项式拟合的方法来确定任意应力状态下的切线弹性模量。揭示了如下规律：(1)岩石损伤的方式有应力引起的微裂隙和循环荷载引起的微裂隙。(2)在高围压下,花岗岩更容易因循环荷载而发生强度劣化。(3)相比天然干燥状态下,饱和状态的花岗岩在循环荷载的作用下强度劣化更加明显。3.对天然干燥状态和饱和状态下花岗岩的弹性模量和能量演化分别进行了深入分析,得出：(1)在高地应力和地下水耦合作用下花岗岩在河谷演化过程中经历循环荷载应力路径下更容易发生强度劣化；(2)在饱和状态下储能能力会降低,而高围压状态下会加剧这种降低趋势,即更容易发生能量耗散而引起的变形破坏。4.建立基于Weibull分布的统计损伤本构模型试验数据与模型数据之间的吻合度较高,基本反映了岩石在三轴应力状态下的岩石损伤演化过程。在三维Griffith强度准则基础上推出能量准则,根据能量准则与试验数据相对比,得出天然干燥状态下岩石更为适用该准则,饱和状态下适用性会有所降低。5.深部变形破裂形成的基本条件包括物质基础与荷载条件两类。物质基础包括深部变形破裂所发育的岩性、岩体结构,而荷载条件则与所赋存的高地应力环境、特殊的卸荷方式等有关。坝区岸坡深部变形破裂是在河谷地貌形成演化过程中,伴随区域性剥蚀和河谷下切过程,岸坡岩体应力状态不断变化,从而引起岩体内部储存的应变能强烈释放,边坡岩体向临空方向产生差异回弹卸荷而形成的。
【关键词】：花岗岩循环加 卸载弹性模量可释放弹性能损伤演化
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国、内外研究现状11-14
• 1.2.1 岩石力学试验研究11-12
• 1.2.2 岩石变形破坏、力学强度研究12-13
• 1.2.3 岩石损伤本构模型研究13-14
• 1.3 主要研究内容14
• 1.4 技术路线14-16
• 第2章 坝址区花岗岩深部变形破裂概况16-34
• 2.1 地质背景16-22
• 2.1.1 地形地貌16-17
• 2.1.2 地层岩性17
• 2.1.3 地质构造17-22
• 2.2 河谷演化22-29
• 2.2.1 夷平面23-25
• 2.2.2 阶地25-27
• 2.2.3 坝址区河谷发育历史27-29
• 2.3 地应力特征29
• 2.4 深部变形破裂基本特征29-32
• 2.4.1 变形破坏特征29-31
• 2.4.2 发育分布特征31-32
• 2.5 深部变形破裂成因机制分析32-34
• 2.5.1 地质环境32-33
• 2.5.2 成因机制33-34
• 第3章 花岗岩加卸载试验方案设计34-42
• 3.1 花岗岩矿物成分鉴定34-37
• 3.2 花岗岩岩石试样制作与检测37-39
• 3.2.1 岩石试样制备37
• 3.2.2 试样均匀性检测37-39
• 3.3 花岗岩岩石三轴试验准备39-42
• 3.3.2 岩石试验设备39
• 3.3.3 岩石试验方案设计依据39-40
• 3.3.4 岩石试验方案40-42
• 第4章 花岗岩加卸载试验成果分析42-50
• 4.1 岩石物理力学参数计算42-43
• 4.1.1 弹性模量和泊松比42-43
• 4.1.2 岩石强度参数43
• 4.2 常规三轴压缩试验43-46
• 4.2.1 强度特征43-45
• 4.2.2 变形特征45-46
• 4.3 循环加、卸载试验46-50
• 4.3.1 强度特征46
• 4.3.2 变形特征46-50
• 第5章 花岗岩峰前弹性模量演化规律研究50-75
• 5.1 弹性模量确定方法50-52
• 5.2 天然干燥状态下切线弹性模量的演化52-61
• 5.3 饱和状态下切线弹性模量的演化61-70
• 5.4 弹性模量变化规律70-74
• 5.4.1 不同围压下单次回滞环弹性模量变化规律70-72
• 5.4.2 不同围压下弹性模量随加卸载循环次数的变化规律72-74
• 5.5 小结74-75
• 第6章 花岗岩岩石能量演化规律及能量准则75-85
• 6.1 岩石的能量特征75-79
• 6.1.1 应力功、可释放应变能和耗散能计算75-76
• 6.1.2 饱和岩样能量演化规律76-77
• 6.1.3 天然干燥岩样能量演化规律77-79
• 6.2 岩石的损伤分析79-81
• 6.2.1 损伤变量79
• 6.2.2 基于三维Griffith强度准则的微元强度79-80
• 6.2.3 基于Weibull分布的统计损伤本构模型80-81
• 6.3 围压对岩石能量演化规律影响81-82
• 6.4 基于损伤本构模型的能量屈服准则82-85
• 结论85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92
• 攻读学位期间取得学术成果92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 彭加寿;二滩水电站地下工程岩爆及其防护[J];水力发电;1998年07期

2 张茹;谢和平;刘建锋;邓建辉;彭琦;;单轴多级加载岩石破坏声发射特性试验研究[J];岩石力学与工程学报;2006年12期

3 李泽;王均星;王汉辉;;成组节理岩体的有限元塑性极限分析研究[J];岩土工程学报;2007年10期

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本文编号：348679