貫穿裂隙巖體峰后變形破壞特性的試驗研究.pdf

1、天然巖體本身就含多組不規(guī)則裂隙，工程中洞室開挖后，其周邊通常會產(chǎn)生許多貫穿裂隙，貫穿裂隙的存在，不僅使圍巖的各向異性十分顯著，同時造成了圍巖的不連續(xù)性，使圍巖的強度降低，變形破壞更加復(fù)雜，直接影響洞室圍巖的穩(wěn)定。深部巖石工程中裂隙巖體峰后碎裂變形破壞行為，一方面引起了圍巖破裂，另一方面也影響和改變了其周圍的應(yīng)力場。盡管圍巖破裂，但破裂后的圍巖在地應(yīng)力或錨固作用下其周圍應(yīng)力場發(fā)生改變，仍然會形成與破裂相適應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)。因此分析裂隙對于巖體

2、的穩(wěn)定性和破壞性質(zhì)的關(guān)系，著重分析含不同傾角貫穿裂隙巖體的峰值強度破壞之后的變形和破壞的性質(zhì)，對峰后破壞的巖體進行加固保持其穩(wěn)定性找尋合適對策有較強現(xiàn)實意義。
　　 本文采用室內(nèi)試驗方法進行單軸壓縮試驗和常規(guī)三軸壓縮試驗，研究不同傾角貫穿裂隙巖體峰后變形破壞的性質(zhì)，并用經(jīng)典巖石力學(xué)理論和數(shù)值模擬方法進行分析比較，得出裂隙巖體峰后變形破壞的性質(zhì)，對巖石力學(xué)的相關(guān)理論具有較直觀的試驗驗證，對深部巖石工程的洞室開挖的圍巖穩(wěn)定性的預(yù)測、

3、錨固和事故分析起到一定參考價值。主要成果有:
　　 (1)通過單軸壓縮試驗研究，得到不同傾角貫穿裂隙巖體的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得出不同傾角裂隙巖體峰值強度、泊松比、彈性模量、峰后視泊松比、體積變形等結(jié)果，其試驗結(jié)果與巖石經(jīng)典力學(xué)理論分析結(jié)果吻合很好，并且試驗研究更為直觀。做了多組不同的傾角的貫穿裂隙巖體試件單軸壓縮試驗，得出貫穿裂隙傾角對裂隙巖體峰后的破壞和變形特性影響較大。
　　 (2)通過常規(guī)三軸壓縮試驗研究，得出不同

4、傾角裂隙巖體在不同圍壓下的全應(yīng)力-應(yīng)變曲線，得出貫穿裂隙傾角和圍壓大小對巖體破壞形式的影響以及對峰后變形特性的影響。在不同的圍壓下對不同傾角貫穿裂隙巖體試件做三軸壓縮試驗，較好的模擬了地下硐室開挖時地應(yīng)力對圍巖穩(wěn)定性的影響。
　　 (3)基于Mohr-Coulomb強度準(zhǔn)則，建立含一條不同傾角貫穿裂隙巖體破壞強度的本構(gòu)關(guān)系，得出裂隙面傾角、巖石力學(xué)參數(shù)、裂隙力學(xué)參數(shù)、圍壓以及軸壓幾者之間共同影響裂隙巖體強度的相關(guān)規(guī)律?；谠囼灁?shù)

5、據(jù)，根據(jù)裂隙巖體在不同圍壓和裂隙傾角時的不同峰后特性，將其峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系簡化為TYPE-A和TYPE-B兩種類型，以應(yīng)變作為應(yīng)變軟化參數(shù)，假設(shè)粘聚力，內(nèi)摩擦角為應(yīng)變的分段線性函數(shù)條件，給出裂隙巖體的峰后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式的求法。
　　 (4)在ANSYS中建立模型，導(dǎo)入FLAC3D軟件中對以上的室內(nèi)試驗進行數(shù)值分析。對貫穿裂隙面采用結(jié)構(gòu)面的處理方式，將改進后的裂隙巖體峰后特性的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系寫進FISH語言，最后進行數(shù)值計算。數(shù)