巖石在不同復(fù)雜應(yīng)力條件下的斷裂機(jī)理及破壞判據(jù)研究.pdf

1、針對(duì)巖石力學(xué)研究和巖體工程中最基礎(chǔ)、最重要的不同加載形式下巖石出現(xiàn)的不同破壞機(jī)理和強(qiáng)度預(yù)測(cè)問(wèn)題，以多種巖石不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，通過(guò)砂巖的三軸壓縮試驗(yàn)和含交叉裂隙類(lèi)巖石材料的單軸壓縮試驗(yàn)，開(kāi)展了系統(tǒng)的不同應(yīng)力狀態(tài)下巖樣破壞機(jī)理與破壞模式的試驗(yàn)研究，總結(jié)了應(yīng)力條件和材料特性對(duì)巖樣破壞機(jī)理與起裂強(qiáng)度的影響規(guī)律，建立了區(qū)分宏觀破壞形式，符合細(xì)觀機(jī)理的巖石破壞準(zhǔn)則，并對(duì)所建立的判據(jù)進(jìn)行了較為全面的試驗(yàn)驗(yàn)證。具體研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如

2、下：
　　(1)為反映巖石在復(fù)雜加載條件和不同裂隙形式下應(yīng)力場(chǎng)中各點(diǎn)材料所處應(yīng)力狀態(tài)的拉壓程度，引入應(yīng)力三軸度作為應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)描述不同應(yīng)力狀態(tài)特征量對(duì)破壞的影響，并依此為標(biāo)準(zhǔn)將各種不同加載形式下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　(2)采用類(lèi)巖石材料，通過(guò)預(yù)埋抽條法制作了含單裂隙、丁字型裂隙和十字型裂隙等不同類(lèi)型的非貫通交叉裂隙試樣，實(shí)時(shí)觀測(cè)了不同類(lèi)型的預(yù)制裂隙試樣的起裂、擴(kuò)展及強(qiáng)度隨裂隙分布的變化，系統(tǒng)分析了不同交叉裂隙試樣的破

3、壞模式、初始起裂位置、起裂方向、起裂強(qiáng)度及峰值強(qiáng)度的變化規(guī)律；利用所引入的應(yīng)力三軸度參數(shù)及應(yīng)力場(chǎng)中其他特征參數(shù)對(duì)含裂隙試樣的起裂規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)分析，進(jìn)一步討論了應(yīng)力三軸度、最大拉應(yīng)力、最大拉應(yīng)變與初始起裂位置、起裂方向、起裂強(qiáng)度的影響關(guān)系。
　　(3)基于多種巖石不同應(yīng)力狀態(tài)下的宏觀破壞試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合對(duì)剪切破壞斷口的掃描電鏡圖像分析，發(fā)現(xiàn)剪切破壞存在局部剪切和整體剪切兩種不同機(jī)理，研究了局部剪切破壞與整體剪切破壞細(xì)觀機(jī)理與宏觀破壞

4、特征上的區(qū)別。基于含不同形式的非貫通裂隙試樣壓縮載荷作用下出現(xiàn)的破壞特征，發(fā)現(xiàn)巖石不同加載形式下發(fā)牛的劈裂均屬拉斷性質(zhì)。由此，重新定義并總結(jié)了巖石不同應(yīng)力狀態(tài)下出現(xiàn)的三種典型破壞模式一拉斷、局部剪切破壞和整體剪切破壞。細(xì)觀上分析了導(dǎo)致三種破壞模式發(fā)牛的不同機(jī)理，建立了不同破壞模式發(fā)生的條件與應(yīng)力狀態(tài)及巖石組織結(jié)構(gòu)特性之問(wèn)的聯(lián)系。對(duì)同一種巖石，應(yīng)力狀態(tài)對(duì)破壞機(jī)理的變化起著決定性作用。用應(yīng)力三軸度定量描述應(yīng)力狀態(tài)變化對(duì)破壞機(jī)理的影響規(guī)律時(shí)，

5、發(fā)現(xiàn)對(duì)同一種巖石，隨應(yīng)力三軸度值的減小，其破壞形式由拉斷逐漸變化為局部剪切破壞和整體剪切破壞，這三種破壞機(jī)理之間存在兩個(gè)應(yīng)力三軸度分界值RⅠ和RⅡ相同應(yīng)力狀態(tài)下，巖石的組織結(jié)構(gòu)特性不同，也會(huì)導(dǎo)致材料出現(xiàn)不同機(jī)理的破壞模式，即不同巖石發(fā)生三種不同機(jī)理破壞模式的應(yīng)力三軸度分界值RⅠ和RⅡ不同。
　　(4)對(duì)文中提出的拉斷、局部剪切破壞和整體剪切破壞三種破壞模式，結(jié)合對(duì)非貫通交叉裂隙類(lèi)巖石試樣和多種巖石材料不同應(yīng)力狀態(tài)下的破壞試驗(yàn)結(jié)果，