非贯通节理岩体扩展贯通机理及强度研究

论文摘要

本研究依托国家自然科学基金项目《岩桥力学性质弱化及对非贯通节理岩体强度影响研究》(项目编号11562005),采用物理模型直剪试验、三轴试验、PFC数值模拟试验三种试验方法结合的方式研究在受剪切作用时非贯通节理岩体内裂纹发展变化、扩展贯通规律等非贯通节理岩体扩展贯通机理,研究非贯通节理岩体力学参数变化,分析非贯通节理岩体在不同试验工况下的扩展贯通机理及强度特性。经过试验研究,能够得出下述结论。1.通过物理模型直剪试验研究表明(1)共面非贯通节理岩体扩展贯通方式受法向应力的影响显著,法向应力越大,岩体受破坏程度越大。法向应力越大,非贯通节理岩体的不稳定强度、峰值强度、残余强度增大,岩体抗剪强度增大。(2)对共面非贯通节理岩体进行直剪试验直至岩体完全破坏,证明岩体破坏呈TTTS破坏模式。(3)随着法向应力增大,直剪试验时岩体中部岩桥破损面积增大,裂纹发育程度变大,剥离物增多,岩体受破坏程度变大。2.通过物理模型三轴试验研究表明非贯通节理岩体在达到峰值剪切应力时与处于不稳定扩展阶段时比较,岩体的C值减小,ψ值增大,说明非贯通节理岩体黏聚力发生弱化,但摩擦角增大,黏聚力与摩擦角变化趋势不一致。3.通过数值模拟试验研究表明(1)共面非贯通节理岩体数值模拟试验结果表明:共面非贯通节理岩体的扩展贯通机理及强度特性受法向应力、节理连通率、节理起伏角、剪切速率的影响显著;不同工况的直剪试验时,非贯通节理岩体主要是因受张拉作用导致破坏,且共面非贯通节理岩体的直剪破坏模式符合TTTS模式。(2)异面非贯通节理岩体数值模拟试验结果表明:异面非贯通节理岩体的扩展贯通及强度特性受法向应力、节理连通率、节理起伏角、节理倾斜角、剪切速率的影响显著。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 非贯通节理岩体物理试验研究现状

1.2.2 非贯通节理岩体相关数值模拟研究现状

1.2.3 非贯通节理岩体强度理论的研究现状

1.3 存在的问题及有待深入研究方向

1.3.1 存在的问题

1.3.2 有待深入研究的方向

1.4 主要研究内容

1.5 研究方案及技术路线

1.5.1 研究方案

1.5.2 技术路线

1.6 本章小结

第2章非贯通节理岩体的强度理论

2.1 库伦准则

2.2 莫尔强度理论

2.3 格里菲斯强度理论

2.4 双剪强度准则

2.5 霍克-布朗准则

2.6 Jennings方法

2.7 Lajtai岩桥破坏理论

2.8 本章小结

第3章非贯通节理岩体模型试验

3.1 非贯通节理岩体试样设计、制作及其力学性质展现

3.1.1 非贯通节理岩体试样的设计

3.1.2 非贯通节理岩体试样的制作

3.1.3 非贯通节理岩体试样力学性质展现

3.2 非贯通节理岩体直剪试验

3.2.1 直剪试验仪器与设备

3.2.2 直剪试验方案及过程

3.2.3 直剪试验结果及分析

3.3 非贯通节理岩体岩桥力学性质三轴试验

3.3.1 三轴试验试样制备

3.3.2 三轴试验仪器与设备

3.3.3 三轴试验方案及过程

3.3.4 三轴试验结果及分析

3.4 本章小结

第4章细观数值模拟试验模型建立及参数研究

4.1 PFC2D（Partical Flow Code）离散元数值模拟程序简介

4.2 建立数值模型

4.2.1 模型初定

4.2.2 细观力学参数选定

4.2.3 细观力学参数可靠性验证

4.3 本章小结

第5章非贯通节理岩体数值模拟试验研究

5.1 共面非贯通节理岩体数值模拟试验研究

5.1.1 共面非贯通节理岩体数值模拟试验方案

5.1.2 共面非贯通节理岩体数值模拟试验结果及分析

5.2 异面非贯通节理岩体数值模拟试验研究

5.2.1 异面非贯通节理岩体模拟试验方案

5.2.2 异面非贯通节理岩体模拟试验结果及分析

5.3 本章小结

第6章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和科研情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈庆芝

导师: 刘远明

关键词: 非贯通节理岩体,模型试验,数值模拟试验,扩展贯通机理,强度特性

来源: 贵州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 贵州大学

基金: 国家自然科学基金项目《岩桥力学性质弱化及对非贯通节理岩体强度影响研究》(项目编号：11562005)

分类号: TU45

总页数: 89

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