含節(jié)理類巖石材料破裂演化及聲發(fā)射特征研究.pdf

1、節(jié)理巖體是地下工程中最常見的一類非均質、非連續(xù)復雜介質，這類介質中往往存在著大量的節(jié)理、裂隙，給建設在巖體中的地下工程穩(wěn)定性帶來了安全隱患。因此，研究節(jié)理巖體的力學特性及破裂演化特征一直以來都是巖石力學領域研究的熱點與難點問題之一。本文結合國家自然科學基金項目（51404255），綜合運用物理模擬和數(shù)值模擬手段，初步研究了不同節(jié)理參數(shù)下節(jié)理巖體的力學與聲學特性以及在單軸壓縮條件下的破裂演化及聲發(fā)射特征，以便為下一步大尺度模型試驗中內部三

2、維裂隙演化規(guī)律的研究奠定基礎。主要研究成果與結論如下：
　?。?）對三組類巖石材料進行了超聲波檢測和聲發(fā)射監(jiān)測，獲得了不同質量配比下的波速、幅值和振鈴計數(shù)變化特征。三組相似材料的縱波波速隨著骨料比重的增大而逐漸減小，且與彈性模量與密度的比值、抗壓強度和抗拉強度存在不同的函數(shù)關系；隨著相似材料中骨料比重的增大，聲發(fā)射幅值主要集中范圍逐漸減小，最大幅值的出現(xiàn)要比峰值強度滯后；不同骨料相似材料破壞時的聲發(fā)射信號強弱次序為石英砂>河砂>石

3、英粉。
　　（2）通過對單一節(jié)理巖體模型的單軸加載試驗，研究獲得了不同節(jié)理參數(shù)和峰值強度之間的關系：當節(jié)理厚度從0.5mm增大到3.0mm時，峰值強度降低了36.09％；當節(jié)理傾角從0°增加至90°時，節(jié)理巖體的峰值強度呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，在節(jié)理傾角為45°時，峰值強度取得極小值；當節(jié)理貫入度從0.2增大至1.0時，峰值強度降低了30.47%。
　?。?）通過破裂過程中的聲發(fā)射定位和數(shù)字照相分析，獲得了不同節(jié)理參數(shù)下節(jié)

4、理巖體的聲發(fā)射事件定位和破裂演化特征。當節(jié)理厚度在1.0mm～1.5mm之間時，試件表面會形成貫通的張拉型破裂面；而其他節(jié)理厚度下的破裂面為壓剪-張拉復合型。當預制節(jié)理傾角≤30°時，試件表面會形成較大的貫通壓剪破裂面；當節(jié)理傾角≥45°時，試件的破裂面為垂直的貫通張拉破裂面。當節(jié)理貫入度在0.2～0.4之間時，破裂面主要是豎向張拉破裂面和斜向壓剪破裂面；當節(jié)理貫入度在0.6～1.0之間時，裂紋破裂面主要是豎向張拉破裂面。
　?。?/p>