層狀砂巖各向異性卸荷力學(xué)特性研究.pdf

1、各向異性是砂巖的一個(gè)重要性質(zhì)。層狀砂巖常常表現(xiàn)為橫觀各向同性，對圍巖的變形和應(yīng)力分布的影響十分顯著，層狀砂巖有著復(fù)雜的力學(xué)特性，是影響工程長期穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，深入開展層狀砂巖力學(xué)特性方面的研究具有重要意義。本文選取砂巖為研究對象，通過室內(nèi)試驗(yàn)開展其力學(xué)特性方面的各向異性研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　1）采用RMT-150C巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)對不同層理砂巖進(jìn)行巴西圓盤劈裂試驗(yàn)，研究了層理角度對層狀砂巖抗拉強(qiáng)度以及破壞模式的影響，建立

2、了抗拉強(qiáng)度與層理角度的經(jīng)驗(yàn)公式，通過對不同層理砂巖的劈裂破壞模式進(jìn)行分析提出了對抗拉強(qiáng)度公式的質(zhì)疑。
　　2）采用RMT-150C對橫觀各向同性砂巖進(jìn)行單軸和三軸壓縮試驗(yàn)，獲得了全程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，研究了縱波波速、應(yīng)力應(yīng)變曲線、單軸和三軸抗壓強(qiáng)度、變形參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)隨著層理角度的變化規(guī)律，分析總結(jié)各向異性特征對砂巖縱波波速、單軸和三軸抗壓強(qiáng)度、變形參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)的影響規(guī)律；通過觀察不同層理角度砂巖試樣的破壞過程和破壞裂紋圖，確定了

3、試樣的破壞發(fā)展過程和最終破壞模式與層理角度和圍壓的關(guān)系，總結(jié)了圍壓和層理角度變化對破壞模式的影響。
　　3）采用RMT-150C對橫觀各向同性砂巖進(jìn)行卸荷試驗(yàn)，獲得了全程應(yīng)力應(yīng)變曲線，研究了不同層理角度下砂巖的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、加載階段彈性模量、卸荷階段變形模量、峰值強(qiáng)度和強(qiáng)度參數(shù)隨著層理角度的變化規(guī)律；通過觀察試樣的破壞發(fā)展過程和最終破壞模式，總結(jié)了不同層理角度砂巖卸荷破壞模式的各向異性。
　　4）系統(tǒng)總結(jié)了三種不同層理傾角

4、巖體破壞準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，通過對非連續(xù)破壞準(zhǔn)則的研究，基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則、弱面強(qiáng)度理論和最大軸向應(yīng)變理論，提出了一個(gè)不同層理傾角砂巖加卸載破壞準(zhǔn)則，并且分析了參數(shù)中的力學(xué)含義，給出參數(shù)的確定方法，并與本文試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，理論強(qiáng)度曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的一致性，表明該破壞準(zhǔn)則可以較好的描述材料的各向異性，驗(yàn)證了不同層理傾角砂巖加卸載破壞準(zhǔn)則的正確性。
　　5）系統(tǒng)總結(jié)了層狀巖體各向異性的本構(gòu)關(guān)系以及彈性參數(shù)隨層理角度的轉(zhuǎn)