類巖石節(jié)理巖體損傷斷裂試驗研究.pdf

1、節(jié)理裂隙作為自然界巖體的構(gòu)造缺陷之一，其構(gòu)造特征以及物理力學性質(zhì)影響和決定著整個巖體的物理力學特性。節(jié)理巖體損傷斷裂機制探究，是目前巖石力學界最前沿的研究方向，也是巖體工程中急需解決的難題。
　　為了研究節(jié)理巖體單軸壓縮條件下的斷裂損傷破壞機制，采用水泥砂漿試驗材料，通過預(yù)制節(jié)理法制備類巖石模型試件，再利用WAW-1000C微機控制電液伺服機對養(yǎng)護好的試件進行單軸分級加載壓縮試驗。壓縮過程中借助ZBL-U520非金屬超聲波檢測儀對

2、試件進行波速測試，記錄不同荷載下超聲波速，同時通過PTS-C10裂紋測寬儀測量節(jié)理裂縫寬度，記錄不同荷載下部分節(jié)理裂縫寬度的變化。同時在整個加載過程中采用高速攝像設(shè)備觀察、記錄試件節(jié)理表面新生裂紋的萌發(fā)，擴展和貫通過程。得到主要結(jié)論如下：
　?。?）巖體滑動裂紋模型理論對單軸壓縮下節(jié)理尖端起裂分析是適用的，能夠很好的解釋實驗節(jié)理起裂現(xiàn)象，累積損傷理論也能很好的反應(yīng)試驗中超聲波速的衰減規(guī)律。
　?。?）單軸加載壓縮過程中，節(jié)理

3、尖端部會萌生出包括翼型裂紋、次生傾斜裂紋和次生共面裂紋三大類新生細裂紋，但是并不是所有節(jié)理尖端都會萌生新裂紋，同時在試件邊界位置處會有貫穿整個試件的張拉裂紋產(chǎn)生。就裂紋出現(xiàn)先后而言，張拉裂紋一般出現(xiàn)較早，對于節(jié)理尖端裂紋起裂先后，最早為翼型裂紋，次生共面裂紋出現(xiàn)較晚。但也有與翼型裂紋同時出現(xiàn)的情況，而次生傾斜裂紋一般在翼型裂紋之后出現(xiàn)。對于含三條非連續(xù)節(jié)理的試件，加載工程中節(jié)理間往往會發(fā)生搭接現(xiàn)象，但參與連接的裂紋數(shù)量、位置以及連接的類

4、型會因幾何分布的變化有較大的差異，總體上呈現(xiàn)出張拉、剪切和拉剪復(fù)合三種連接模式，并且只含豎向和水平節(jié)理的試件僅出現(xiàn)了張拉與拉剪復(fù)合連接，沒有出現(xiàn)剪切裂紋連接模式，說明裂紋的幾何分布對連接模式有較大的影響。
　?。?）由于試件節(jié)理條數(shù)以及幾何空間分布的不同，應(yīng)力應(yīng)變曲線的走勢規(guī)律會相差很大，并且應(yīng)力峰值、殘余應(yīng)力、峰值出現(xiàn)時應(yīng)變等都會存在明顯的差異，但是曲線后期變化都呈現(xiàn)脆性破壞曲線特性，同時比較節(jié)理起裂應(yīng)力值，發(fā)現(xiàn)水平節(jié)理起裂時應(yīng)

5、力比豎向節(jié)理起裂時應(yīng)力要小，比傾斜節(jié)理起裂時要大，尖端離試件邊界越近，起裂應(yīng)力值越小；而對于傾角變化對啟裂應(yīng)力的影響，則沒有表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。對于含兩條節(jié)理或是三條節(jié)理的試件，總體上只含有的豎向、水平節(jié)理的試件比含有傾斜節(jié)理的試件的抗壓強度更高，壓縮下穩(wěn)定性更好。
　?。?）比較分析各試件荷載下波速變化特性，得出在對試件施加荷載前，試件的超聲波速隨節(jié)理條數(shù)及幾何空間分布存在差異，但在同類試件中隨節(jié)理傾角、夾角的變化存在一定規(guī)律。對