不同應(yīng)力路徑下大理巖破壞的力學(xué)特性及破裂面的孕育機(jī)制.pdf

1、隨著我國人口的增長和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，人們對空間的需求已經(jīng)不僅僅局限在地上部分，地下空間的開發(fā)和利用正在逐漸成為城市建設(shè)的核心。地下工程開挖是一個(gè)復(fù)雜的加、卸荷過程，開挖過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)坍塌、變形劇烈、巖爆等災(zāi)害，不僅影響整個(gè)工程的進(jìn)度，更威脅施工人員的生命安全。因此對不同加、卸荷路徑下巖體破壞機(jī)制的研究日益受到理論界和工程界的廣泛重視。本文針對地下工程開挖特點(diǎn)，制定幾種不同應(yīng)力路徑進(jìn)行巖石加、卸荷試驗(yàn)研究，并在此基礎(chǔ)上對巖石力學(xué)性質(zhì)

2、和失穩(wěn)破壞機(jī)理進(jìn)行探討，從而為實(shí)際工程中判斷巖體失穩(wěn)提供依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過加、卸荷試驗(yàn)，研究不同應(yīng)力路徑下大理巖的力學(xué)特性。結(jié)果表明:巖石的力學(xué)性質(zhì)受圍壓、卸荷速率及應(yīng)力路徑的影響，加荷及加軸壓、卸圍壓路徑下，巖樣的峰值軸壓、軸向應(yīng)變及達(dá)到峰值點(diǎn)的時(shí)間均隨著圍壓的增加逐漸增大，與圍壓呈線性關(guān)系。加軸壓、卸圍壓路徑下，圍壓相同，卸荷速率高的巖樣最先發(fā)生破壞。巖樣的強(qiáng)度、應(yīng)變隨卸荷速率的升高而減小，圍壓越高，

3、卸荷速率對巖石變形的影響越明顯。與加荷相比，卸荷能夠降低巖石的承載力。與恒軸壓、卸圍壓路徑相比，卸荷速率較低時(shí)，加軸壓卸圍壓路徑下巖石承載力更高;卸荷速率較高時(shí)，兩種卸荷路徑下，巖石的變形特征沒有顯著差別。
　　(2)通過巖石破壞后宏觀破壞面的分析得出:巖石的破壞形態(tài)受圍壓和卸荷速率的影響。常規(guī)三軸試驗(yàn)中，主要呈現(xiàn)剪切破壞（單軸壓縮為劈裂破壞），破壞角隨圍壓升高而減小。加軸壓、卸圍壓應(yīng)力路徑下，巖樣破壞形態(tài)包括主剪切破壞、剪切加劈

4、裂破壞和共軛剪切破壞三種。圍壓較低時(shí)，巖樣破壞形式主要為剪切加劈裂型破壞，個(gè)別試樣出現(xiàn)共軛破壞;圍壓較高時(shí)，巖樣破壞以剪切為主，其中圍壓高且卸荷速率低時(shí)，巖樣中部出現(xiàn)剪脹。圍壓相同卸荷速率愈高巖樣破壞角愈大，卸荷速率相同圍壓愈高巖樣破壞角愈小。應(yīng)力控峰前恒軸壓、卸圍壓試驗(yàn)中，不同卸荷速率下巖樣均以剪切破壞為主，剪脹現(xiàn)象不明顯，卸荷速率越高剪切面越小。
　　(3)通過對破裂面的分形研究發(fā)現(xiàn)，用改進(jìn)的立方體覆蓋法進(jìn)行破裂面分形維數(shù)計(jì)算