不同粗糙程度岩石节理面的剪切试验理论分析

不同粗糙程度岩石节理面的剪切试验理论分析

论文摘要

通过系统的,具有不同粗糙程度的人工节理面(模型材料节理面),采用相同材料制作不同起伏角度的试块进行直剪试验,获得其各项物理力学参数,研究峰值强度和残余强度值与节理面起伏角度和变形特征之间的相关性,研究切向应力-切向位移关系图,残余强度与法向应力曲线特征,得到的残余强度准则与已存在的强度准则进行拟合,经验公式与实际试验结果进行对比,推论出修正的强度准则,并运用于岩体实际工程中解决边坡防护等问题。主要研究内容如下:(1)总结岩石节理面的破坏模式,在强度弱化阶段,分析切向应力--切向位移关系图,位移差——循环剪切次数柱状图,推导黏聚力c,内摩擦角?与残余强度的关系曲线,与已经存在的经验公式进行拟合,残余强度满足库伦--莫尔准则。(2)实验后期,循环加卸载施加切向应力,使起伏角度受到磨损,角度变小,所以残余强度会先大幅度减小,再缓慢减小,最后达到稳定状态,剪切次数增加,节理面的残余抗剪强度越相近,趋于一个定值。为了得到更精确的残余强度变化,对比已经存在的莫尔-库仑准则和Hoek-Brown准则,从理论关系进行分析,残余强度更适用于Hoek-Brown准则。经过实验数据的对比,Hoek-Brown准则强度与数据值的误差范围更小,低于20%。(3)进行规则锯齿斜截面的受力分解,结合Hoek-Brown准则,对提出的经验公式进行修正,得到符合实验结论的修正公式。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究的背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 实验研究路线
  •   1.4 论文结构
  •   1.5 本章小结
  • 第2章 岩石节理面剪切强度的试验研究
  •   2.1 引言
  •   2.2 结构面样品的采集与处理
  •   2.3 实验设备的介绍
  •   2.4 试验过程
  •   2.5 试验步骤
  •   2.6 本章小结
  • 第3章 节理剪切试验结果与理论分析
  •   3.1 引言
  •   3.2 试验现象和描述
  •   3.3 起伏角度对残余强度的理论公式的推导
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 节理面残余强度准则拟合
  •   4.1 引言
  •   4.2 节理面抗剪强度的公式研究
  •   4.3 试块的直剪试验结果分析
  •     4.3.1 残余强度阶段的现象描述
  •     4.3.2 试块结构面的受力分析
  •   4.4 对比分析岩石的强度理论进行修正
  •     4.4.1 修正的莫尔-库伦强度准则
  •     4.4.2 广义的Hoek-Brown准则
  •     4.4.3 残余强度公式的验证与对比
  •     4.4.4 经验公式的修正
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 引言
  •   5.2 结论
  •   5.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究生期间的科研成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘卓君

    导师: 柯长仁

    关键词: 结构面粗糙程度,岩石节理面,残余强度,准则

    来源: 湖北工业大学

    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: 湖北工业大学

    基金: 国家自然基金

    分类号: TU45

    总页数: 60

    文件大小: 3855K

    下载量: 140

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