岩石相似材料的试验研究

发布时间：2017-05-15 17:00

  本文关键词：岩石相似材料的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相似模型试验结果与实际工程现象具有很大的相似性,因此相似模型试验可以定性和定量地体现天然岩体的受力特性,能够比较准确地分析与施工过程有关的实际岩土工程问题,还能相对真实地分析具有复杂地层和地质构造的实际岩土工程问题,等等。在新建的工程中,很多难以解决的工程问题和岩土工程非常相关,从而引起岩土工程相关问题原来越来复杂,因此急需解决的岩土工程问题也相继出现,因此应用相似模型试验手段来解决当前的一些岩土工程问题就更具有实际的工程意义。本文首先依据物理力学相似理论,列式进行推导计算得出原型物理量与模型物理量之间应满足的比例关系,根据实际岩体的物理力学参数和相似比计算出模型相似材料的物理力学参数。除此以外,总结分析当前国内外岩体相似材料的组成和配比方案,然后自行研制岩体延性破坏相似材料和岩体脆性破坏相似材料,随后用自行研制的这两种相似材料浇筑制作小型试件,并进行单轴压缩试验来得到相似材料的物理力学性能。主要研究内容如下:①详细介绍了岩土相似模型试验应遵循的物理力学相似原理,然后列出原型和模型应满足的平衡方程、几何方程、物理方程、应力边界条件和位移边界条件进行计算,从而得到了相似模型试验应满足的相似关系。除此以外,还对岩土相似模拟试验的常用量测方法进行了简要介绍。根据物理力学相似原理要求物理量、几何尺度、数学量等满足相似比的原理为依据,对物理力学相似原理三定理进行了简单地分析叙述,并指出了相似原理应用在实际的相似模型试验中存在的一些局限性,从而提出依据实际工程中特别需要研究的问题有必要建立数学物理概化分析模型。依据前人在岩土工程中的应用物理相似模型试验的经验,对相似材料物理模型试验的设计理念进行了简单地描述;②综合分析及总结前人研制的岩体相似模型材料,最终决定采用河砂、重晶石、环氧树脂、聚酰胺、硅橡胶、酒精作为原材料来配制能模拟岩体延性破坏性质的相似材料,并且最终研究分析,能模拟岩体脆性破坏性质的相似材料可以采用河砂、重晶石、松香、酒精为原材料来进行配制,并且可以改变配制岩体相似材料原材料中的胶凝材料(如环氧树脂、聚酰胺、松香)的用量,可以使岩体相似材料的弹性模量、抗压强度在较大范围内变化以便满足不同实际岩土工程的模型试验的要求;③依据总结分析得到的相似材料的组成配比,浇筑制作相似材料的小型试件,待试件干燥硬化后用实验室的电子万能试验机进行单轴压缩试验,从而得到相似材料小型试件的力-位移全过程曲线,依据得到的力-位移全过程曲线可以知道相似材料的弹性模量、抗压强度以及延性破坏性质、脆性破坏性质,得到的数据可以为以后的相似模拟试验提供相似材料配比的定量参考。④通过对不同配比相似材料进行裂纹扩展试验并对试验现象和数据进行分析,得到了相似材料不同配比对试件裂纹扩展方式、力学特性的影响。
【关键词】：相似理论 延性岩体相似材料 脆性岩体相似材料 裂纹扩展
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU45
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 问题的提出及研究意义9-11
• 1.1.1 问题的提出9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 原材料的选取11-12
• 1.2.2 原材料的配比研究12-15
• 1.3 本文研究思路及主要内容15-17
• 1.3.1 本文的研究思路15
• 1.3.2 本文的主要内容15-17
• 2 岩石相似材料的选择原理17-27
• 2.1 模型试验相似理论17-23
• 2.1.1 概述17-18
• 2.1.2 相似理论的推导18-23
• 2.2 相似材料选取原则23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 3 试验方案设计27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 原材料的选择27-29
• 3.3 试样的制作29-32
• 3.4 相似材料的单轴压缩试验32-33
• 3.4.1 试验设备32-33
• 3.4.2 试验步骤和内容33
• 3.5 相似材料的断裂韧度测试试验33-35
• 3.5.1 试验设备33-34
• 3.5.2 试验步骤和内容34-35
• 4 试验结果分析35-85
• 4.1 脆性指标选择35-37
• 4.2 延性相似材料试验结果分析37-62
• 4.2.1 原材料对应力-应变曲线、脆性指标的影响37-47
• 4.2.2 原材料对弹性模量的影响47-51
• 4.2.3 原材料对单轴抗压强度的影响51-54
• 4.2.4 原材料对断裂韧度的影响54-58
• 4.2.5 回归分析58-62
• 4.3 脆性相似材料试验结果分析62-85
• 4.3.1 原材料对应力-应变曲线、脆性指标的影响62-71
• 4.3.2 原材料对弹性模量的影响71-74
• 4.3.3 原材料对单轴抗压强度的影响74-77
• 4.3.4 原材料对断裂韧度的影响77-80
• 4.3.5 回归分析80-85
• 5 相似材料在裂纹扩展试验中的应用85-115
• 5.1 试验设计85-88
• 5.1.1 试件的制作85-87
• 5.1.2 试验装置87-88
• 5.1.3 试验测试过程88
• 5.2 裂纹扩展试验分析88-100
• 5.2.1 分支裂纹的定义88-89
• 5.2.2 裂纹扩展过程描述89-96
• 5.2.3 裂纹萌生模式对比分析96-98
• 5.2.4 裂纹贯通破坏模式对比分析98-100
• 5.3 力学特性分析100-115
• 5.3.1 应力-应变曲线分析100-102
• 5.3.2 起裂应力分析102-106
• 5.3.3 峰值强度分析106-109
• 5.3.4 峰值应变分析109-111
• 5.3.5 裂纹连接模式及连接应力分析111-115
• 6 结论与展望115-117
• 6.1 主要结论115
• 6.2 后续研究工作及展望115-117
• 致谢117-119
• 参考文献119-123

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1 张顺斌;李海波;扶永伦;;重庆存在的主要岩土工程问题及勘察要点[J];中国水运(下半月);2010年02期

2 高，

本文编号：368310