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动、静荷载作用下不同倾角裂隙岩体力学性能试验模拟研究

张海波  
【摘要】: 工程中经常遇到两类岩体动力问题:一是动力开挖时如何确定动力的直接作用面;二是岩体受动力荷载作用时如何降低动力荷载的破坏效果。针对这些问题,本文设计了试样模具,对磨平机进行了改进,利用水泥砂浆制作试样来模拟具有不同倾角的贯通裂隙岩体,然后利用微控电液伺服万能试验机和SHPB试验装置对试样分别施加静态荷载和不同冲击速度的动态荷载,研究裂隙岩体在静、动荷载下的力学性能。 从试验结果可以看出,倾角对裂隙岩体在静、动荷载下的力学性能有很大的影响。比如抗压强度,静态荷载下裂隙倾角为45°时最小,而动力荷载下则是在30°时为最小;裂隙倾角对于岩体的静、动弹性模量均有影响,其影响与裂隙对强度的影响相似;裂隙岩体具有应变率效应,并且应变率效应受裂隙的倾角影响,倾角为30°时其应变率效应最低,60°、90°和无裂隙岩体的应变率效应较明显。同时,随着应变率的提高,应变率的增长对于动力增长系数的增长贡献减小。 试验还发现裂隙水的存在对于裂隙岩体的力学性能也有很大的影响,静态荷载下裂隙岩体的软化系数与倾角无关;动态荷载下,由于动力荷载而产生的动水压力与裂隙的倾角有关。 根据试验获得的结果,对工程中涉及的动力开挖,当动力荷载作用面与裂隙面成30°角时,动力破坏效果最大;对于处于动力荷载作用下的岩体工程,当动力荷载作用面垂直于裂隙面时,动力荷载对岩体的破坏效果最小。


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