不同應(yīng)力路徑下大理巖破壞的力學(xué)特性及破裂面的孕育機制.pdf

1、隨著我國人口的增長和經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，人們對空間的需求已經(jīng)不僅僅局限在地上部分，地下空間的開發(fā)和利用正在逐漸成為城市建設(shè)的核心。地下工程開挖是一個復(fù)雜的加、卸荷過程，開挖過程中經(jīng)常會出現(xiàn)坍塌、變形劇烈、巖爆等災(zāi)害，不僅影響整個工程的進度，更威脅施工人員的生命安全。因此對不同加、卸荷路徑下巖體破壞機制的研究日益受到理論界和工程界的廣泛重視。本文針對地下工程開挖特點，制定幾種不同應(yīng)力路徑進行巖石加、卸荷試驗研究，并在此基礎(chǔ)上對巖石力學(xué)性質(zhì)

2、和失穩(wěn)破壞機理進行探討，從而為實際工程中判斷巖體失穩(wěn)提供依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過加、卸荷試驗，研究不同應(yīng)力路徑下大理巖的力學(xué)特性。結(jié)果表明:巖石的力學(xué)性質(zhì)受圍壓、卸荷速率及應(yīng)力路徑的影響，加荷及加軸壓、卸圍壓路徑下，巖樣的峰值軸壓、軸向應(yīng)變及達到峰值點的時間均隨著圍壓的增加逐漸增大，與圍壓呈線性關(guān)系。加軸壓、卸圍壓路徑下，圍壓相同，卸荷速率高的巖樣最先發(fā)生破壞。巖樣的強度、應(yīng)變隨卸荷速率的升高而減小，圍壓越高，

3、卸荷速率對巖石變形的影響越明顯。與加荷相比，卸荷能夠降低巖石的承載力。與恒軸壓、卸圍壓路徑相比，卸荷速率較低時，加軸壓卸圍壓路徑下巖石承載力更高;卸荷速率較高時，兩種卸荷路徑下，巖石的變形特征沒有顯著差別。
　　(2)通過巖石破壞后宏觀破壞面的分析得出:巖石的破壞形態(tài)受圍壓和卸荷速率的影響。常規(guī)三軸試驗中，主要呈現(xiàn)剪切破壞（單軸壓縮為劈裂破壞），破壞角隨圍壓升高而減小。加軸壓、卸圍壓應(yīng)力路徑下，巖樣破壞形態(tài)包括主剪切破壞、剪切加劈

4、裂破壞和共軛剪切破壞三種。圍壓較低時，巖樣破壞形式主要為剪切加劈裂型破壞，個別試樣出現(xiàn)共軛破壞;圍壓較高時，巖樣破壞以剪切為主，其中圍壓高且卸荷速率低時，巖樣中部出現(xiàn)剪脹。圍壓相同卸荷速率愈高巖樣破壞角愈大，卸荷速率相同圍壓愈高巖樣破壞角愈小。應(yīng)力控峰前恒軸壓、卸圍壓試驗中，不同卸荷速率下巖樣均以剪切破壞為主，剪脹現(xiàn)象不明顯，卸荷速率越高剪切面越小。
　　(3)通過對破裂面的分形研究發(fā)現(xiàn)，用改進的立方體覆蓋法進行破裂面分形維數(shù)計算