基于巴西劈裂試驗的茅口灰?guī)r抗拉強度研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，地下空間開拓以及地下資源開采仍然是國內學者研究的焦點。抗拉強度是表征巖石強度特性的重要參數(shù)之一，同時也是礦山設計中安全與穩(wěn)定性分析的控制參數(shù)，巖石的抗拉強度遠小于抗壓強度。拉伸破壞是工程巖體基本破壞形式之一，而茅口灰?guī)r是南方煤礦開采中廣泛遇到的工程介質，因此，測定茅口灰?guī)r的峰值抗拉強度有著重要意義。
　　首先，以茅口灰?guī)r為研究對象，依托巴西劈裂試驗為手段，結合數(shù)值分析，探討了平板加載、墊條加載和弧形加載三種

2、加載方式下，厚徑比以及加載速率對巖石峰值抗拉強度的影響，其次，依據(jù)摩爾-庫侖理論，基于三軸壓縮試驗展開了不同圍壓下茅口灰?guī)r基本力學特性的研究，得出主要結論如下：
　　（1）巴西劈裂各類加載方式下，厚徑比與巖石抗拉強度呈線性遞減關系，存在一定的尺寸效應；隨加載速率的提高，茅口灰?guī)r的抗拉強度小幅增加，低加載速率下，巖石試件出現(xiàn)多次應力跌落現(xiàn)象，隨著加載速率的提高，應力跌落現(xiàn)象消失，峰后曲線呈直線式下跌；載荷接觸條件對巖石抗拉強度產(chǎn)生重

3、要影響，測得的抗拉強度平均值中，由于改善了加載端部的應力集中，弧形加載所得茅口灰?guī)r抗拉強度分別為平板加載與墊條加載的1.59和2.52倍。不同加載方式下，試件破裂方式均有不同，平板加載下，試件沿軸線方向破裂成兩半，部分試件伴有次生裂紋的產(chǎn)生；墊條加載下的試件沿加載方向直接破裂成兩半；弧形加載隨著試件厚度增加，破壞方式依次由一條主裂紋向主應力方向產(chǎn)生眾多次生裂紋的方向發(fā)展，綜合上述試驗結果，推薦弧形加載為最優(yōu)加載方式。
　　（2）茅

4、口灰?guī)r三軸抗壓強度隨著圍壓的增大呈線性增長；低圍壓條件下，巖樣擴容率較小時即發(fā)生脆性破壞。隨著圍壓的增大，體積應變擴容率隨之提高，當圍壓為12MPa時，巖樣表現(xiàn)為由脆性向延性轉化的過渡狀態(tài)，當圍壓加至17MPa時，巖樣表現(xiàn)為延性流動；通過繪制莫爾應力圓得出茅口灰?guī)r內聚力C為22.9MPa，內摩擦角Φ為44.7°。
　?。?）運用FLAC3D數(shù)值分析軟件，進行了不同厚徑比及加載速率的巴西劈裂數(shù)值模擬試驗，結果表明：圓盤軸線上端面中心