加锚节理类岩体裂纹扩展试验研究

论文摘要

自然岩体中存在着大量的层理、裂隙和节理等缺陷,这些缺陷的存在严重影响了岩体的安全性和稳定性,目前,国内外科研学者大多采用加锚杆的方式对岩体进行加固,以其控制岩体的变形破坏,但许多工程实例表明,岩体工程在锚杆的锚固作用下,时常也会有结构失稳引起岩体破坏,究其原因主要是由于加锚岩体内裂隙萌生、扩展造成的。加锚岩体在受到外力作用下,会造成结构应力的重新分布致使裂纹产生,降低锚杆的锚固作用,造成工程事故的发生。因此,研究加锚节理岩体裂纹变化,对探究加锚裂隙岩体力学性能、破坏机制以及岩体工程设计施工都有重要意义。本文以湖南张家界地区石英砂岩为研究对象,基于相似理论,分别制作了完整以及不同裂隙倾角的加锚和无锚类岩体试样,以理论分析和室内试验相结合的方式对加锚和无锚类岩体进行单轴压缩试验和声发射试验,根据试验所得结果对试件破坏特征和声发射特征进行分析。所得主要研究以及相关结论如下:（1）通过对加锚和无锚完整以及不同裂隙倾角类岩体进行单轴压缩试验,研究加锚和无锚类岩体在荷载作用下裂纹萌生扩展机制,研究结果表明:在受力过程中加锚试件裂纹扩展形式简单、裂纹数目少以及裂纹萌发的时间较晚,在试件破坏时被锚杆衔接无碎裂,无锚试样的破坏特征与加锚类岩体相反。（2）通过对受载过程中的加锚和无锚类岩体进行应力-应变信号的采集,研究加锚和无锚类岩体在荷载作用下的强度特征。研究表明:相比无锚试件,加锚试件在受载作用下其应力应变曲线相对光滑,没有较多的应力突降。加锚试件峰值强度、残余强度均出现不同程度的提高,无锚峰值强度过后呈现迅速跌落,而加锚试件的峰值强度呈现出阶梯型下跌趋势。（3）通过观察加锚和无锚类岩体单轴抗压强度可知:加锚类岩体节理倾角90°与加锚无节理试件抗压强度相差了0.050MPa,无锚节理倾角90°与无锚无节理试件抗压强度相差0.254MPa,两者相差不大,分析认为节理倾角90°对于岩体力学性质影响不大。此外,加锚和无锚类岩体不同裂隙倾角单轴抗压强度均呈现先减小后增大的趋势,说明裂隙倾角对岩体强度的影响规律适应于加锚岩体。（4）采用声发射测试系统对加锚和无锚类岩体进行单轴压缩试验过程的信号采集,研究加锚和无锚类岩体结构损伤变化特征。研究表明:声发射撞击率和能率均能很好的描述岩石结构损伤变化情况,撞击率对于反映岩石能量方面比能率更敏感,加锚试样在加载过程中声发射能率和撞击率在应力-应变曲线达到峰值强度后还会再次出现声发射能率和撞击率陡增的现象,这是由于锚杆的存在,可以继续抵抗一部分荷载作用。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘涵

导师: 孙冰,王永海

关键词: 岩体,加锚类岩体,单轴压缩试验,声发射,力学特性

来源: 南华大学

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: 南华大学

分类号: TU45

DOI: 10.27234/d.cnki.gnhuu.2019.000977

总页数: 73

文件大小: 2882K

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标签：岩体论文;  加锚类岩体论文;  单轴压缩试验论文;  声发射论文;  力学特性论文;