單軸壓縮下類巖體裂隙材料斷裂破壞機制的實驗研究.pdf

1、本文針對含節(jié)理裂隙巖體的壓縮斷裂性質，對含貫通裂隙的類巖體材料采用進行單軸壓縮實驗，并對其破壞過程和機理進行了較為全面和深入的研究和分析，了解并掌握裂隙在壓縮條件下的主要斷裂規(guī)律。
　　 首先，采用與自然巖體相類似的水泥砂漿材料模型，通過試件養(yǎng)護初期拔出預埋插片的方法制作不同空間分布狀態(tài)的貫通裂隙模型試樣，借助于新三思電液伺服控制試驗機，配合DCS-200操作軟件，在200N/S的力控加載速度下，對養(yǎng)護好的模型試件進行單軸加載試

2、驗，并用數(shù)碼設備觀測、記錄實驗過程中含裂隙試樣預制裂隙表面分支裂紋的擴展、貫通過程。
　　 其次，結合FLAC3D數(shù)值分析程序，基于本次試驗材料建立應變軟化模型，對實驗過程中發(fā)現(xiàn)的新的實驗現(xiàn)象進行研究，并對實驗結果分析所得的變化規(guī)律進行進一步的分析。結合實驗結果，從數(shù)值模擬的角度上分析、總結含裂隙模型的破壞過程與機理。
　　 最后，基于自己在研究過程中的所得與認識，對此研究領域內的發(fā)展方向提出了自己的觀點和看法，以助后續(xù)

3、研究工作的順利進行。
　　 本文的主要研究成果包括：
　　 (1)應用滑動裂紋模型，定量解釋了預制裂隙傾角影響下，裂隙尖端應力分布狀態(tài)變化規(guī)律，并考慮裂隙面摩擦作用，推導出了單軸壓縮下裂隙尖端應力強度因子計算公式。
　　 (2)根據(jù)裂隙尖端漸進應力場理論，研究了水平裂隙在單軸壓縮條件下的力學響應機理。壓縮條件下，水平裂隙尖端的應力集中現(xiàn)象仍然存在，但是其與裂隙面的相對張開度有關，隨著裂隙相對張開度的增大，應力集中

4、現(xiàn)象越來越弱，研究發(fā)現(xiàn)，裂隙相對張開度為0.005時，裂隙尖端的應力集中現(xiàn)象開始顯現(xiàn)，根據(jù)裂隙尖端應力集中現(xiàn)象由強到弱的變化，試件依次呈現(xiàn)出裂隙尖端受壓屈服破壞和裂隙中部材料張拉破壞兩種破壞模式。
　　 (3)預制裂隙傾角在影響裂隙試件發(fā)生破壞時起主導作用，裂隙的分布狀態(tài)，影響著裂隙尖端微裂紋的發(fā)育、貫通模式。
　　 (4)兩條裂隙試件發(fā)生破壞時，根據(jù)預制裂隙傾角的不同，依次表現(xiàn)出單裂隙貫通破壞、兩條裂隙貫通破壞和無裂隙

5、尖端微裂紋破壞；根據(jù)巖橋傾角的不同，試件發(fā)生兩條裂隙貫通破壞時，又可以分為：拉伸破壞、剪切破壞和拉剪復合破壞。
　　 (5)有序多裂隙試件發(fā)生破壞時，裂隙傾角為某一角度時將達到強度最小值。裂隙為張開裂隙時，此角度為45°，為閉合裂隙時，此角度要比45°小，減小角度值為裂隙面摩擦角的一半。在這一角度基礎上，預制裂隙傾角增大(或減小)時，試件強度都將增大；傾角減小時，強度增大量有限；傾角增大時，強度增大速率隨著角度的增大而增大，直至