收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

非直裂隙扩展机理及力学特性研究

董茜茜  
【摘要】:岩体裂隙的力学特性及扩展机理一直是岩石力学领域关注的前沿方向。众所周知,岩体介质由于地壳的不断运动、发展,呈现出显著的不连续性,并存在不同尺度的不连续界面如裂隙、节理、层理及弱面等。裂隙的存在改变了岩体的力学性质,降低了岩体的强度,并且使岩体呈现明显的各向异性。由于地质成因影响以及局部应力不均匀性,岩体中不仅存在直裂隙,还存在具有一定粗糙度的非直裂隙,而且这些非直裂隙对岩体断裂力学特征的影响同样不可忽略。目前,国内外学者对直裂隙的扩展问题进行了较多的研究和总结。但是,关于非直裂隙对岩体变形特性和破坏机理仍没有较系统的分析和研究。因此,开展非直裂隙破裂模式及力学特性的研究对于地下岩石工程(采矿工程、核废料存储等)领域具有广泛的应用前景。本文主要研究了单轴压缩下非直裂隙的扩展模式和力学特性。采用全自动数字雕刻和3D打印技术制备带裂隙试件,并综合应用断裂理论分析、实验研究和数值计算等手段,多方面分析了Z型裂隙、S型裂隙及断续双S型裂隙脆性材料的强度破坏特性和宏观贯通模式,进一步提高对不同几何参数下非直裂隙扩展机制的认识。围绕非直裂隙的断裂机制和力学特性这一课题,本文开展了以下几个方面的工作:(1)采用数字雕刻和3D打印技术制备了具有脆性、均质且没有残余应力的非直裂隙试件。其中,3D打印技术相比传统加工方式具备更快速、重复制作复杂裂隙,试件的透明特性使其具有良好的可视化效果。这些性质使其对于试件的破坏模式的研究能得到较统一和具有规律性的结论。(2)采用岩石力学伺服试验机,对预制斜直裂隙和S裂隙天然大理岩进行了单轴压缩试验。试验对比了斜直裂隙与S裂隙的翼形裂隙扩展、贯通规律。采用两种充填物,研究了充填材料对非直裂隙的扩展模式的影响。(3)以错位双S型裂隙为研究对象、天然大理岩为试验材料,采用全自动雕刻机制备了具有不同空间几何分布的岩石裂隙试样,研究了其在单轴加载下岩桥倾角、岩桥长度、裂隙长度和裂隙倾角对裂隙扩展和破坏特性的影响。首次提出了关于错位双S型裂隙的7种破坏模式。并采用RFPA~(2D)软件进行数值计算,取得了吻合的实验结果,为分析断续S型裂隙对于岩体工程设计的影响提供了参考依据。(4)运用3D打印技术制备Z型裂隙模型,结合光弹实验手段,直观定量地显示了单轴压缩荷载作用下Z型裂隙周边的应力场分布特征。通过改变Z型裂隙的分支裂隙倾角,得到了分支裂隙倾角的改变对Z型裂隙的破坏扩展模式。利用扩展有限元方法得到并分析了Z型裂隙在单轴压缩荷载下的应力场分布,并与实验结果进行了对比且吻合良好。(5)以典型的非直裂隙(单条S型裂隙)为研究对象,结合3D打印光敏树脂技术,通过实验研究和数值模拟两种手段,研究了裂隙倾角和有效曲率的影响,归纳出S型裂隙尖端开裂和非尖端开裂两种模式,定量描述了两种破坏模式的转换条件,可对非直裂隙的开裂进行有效预测。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 王庆凯;张宝森;邓宇;李志军;;黄河冰单轴压缩强度的试验与影响因素探究[J];水利水电技术;2016年09期
2 彭远;周昌达;;单轴压缩下大理岩试样的声发射特性研究——岩体破坏预报[J];昆明工学院学报;1987年02期
3 马明军;钟时猷;;一种岩石流变试验新设备——GFQ-Ⅰ型单轴压缩流变仪[J];湖南冶金;1988年05期
4 邵传文;徐后华;宋君强;;简支矩形碳/环氧叠层板的单轴压缩稳定性实验研究[J];复合材料学报;1988年04期
5 王安良;许宁;季顺迎;;渤海沿岸海冰单轴压缩强度的基本特性分析[J];海洋工程;2014年04期
6 蒋国平;刘武;;聚丙烯纤维混凝土单轴压缩性能研究[J];混凝土;2012年06期
7 刘中华;薛晋霞;胡耀青;徐素国;;钙芒硝单轴压缩力学特性的试验研究[J];矿业研究与开发;2012年05期
8 孙丽;;浅谈凝灰质砂岩单轴抗压强度与单轴压缩变形之间的联系[J];内蒙古水利;2012年06期
9 华培忠,许昭永,钱晓东;脉冲超声波穿过单轴压缩岩样的动态传播特性[J];地震研究;1986年03期
10 王庆凯;卢燕;郭可彩;李志军;;辽河口附近海冰单轴压缩强度的试验与统计特征[J];数学的实践与认识;2014年24期
11 李志军;周庆;汪恩良;贾青;;加载方式对冰单轴压缩强度影响的试验研究[J];水利学报;2013年09期
12 刘保县;黄敬林;王泽云;刘立;;单轴压缩煤岩损伤演化及声发射特性研究[J];岩石力学与工程学报;2009年S1期
13 徐梓竣;张邀丹;李志军;阿拉乌拉·劳瑞;;冰单轴压缩强度试验的方法与设备[J];水利科学与寒区工程;2018年05期
14 刘华平;;浅析岩石单轴压缩变形试验的影响因素[J];科技创新与应用;2014年24期
15 霍银磊;刘新朗;张新昌;;泡沫塑料的单轴压缩力学性能(下)[J];包装工程;2007年12期
16 刘祖沅,胡毓良,陈颙;单轴压缩下干燥和饱水岩石中超声P波的衰减[J];地球物理学报;1984年04期
17 王创业;刘伟;杜晓娅;;砂岩单轴压缩实验的损伤破裂数值模拟[J];煤炭技术;2018年01期
18 吴健;徐春财;王友善;赵剑铭;;摩擦对胎面材料单轴压缩力学行为的影响[J];橡胶工业;2017年01期
19 杨坤;翟必垚;季顺迎;;喷雾冻结冰弯曲强度与单轴压缩强度试验研究[J];中国民航大学学报;2017年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈耕野;李造鼎;;单轴压缩下模拟弱面岩石的声波衰减[A];1990岩土混凝土声测技术新进展学术与信息交流会专题报告及论文摘要汇编[C];1990年
2 张后全;徐建峰;贺永年;韩立军;蒋斌松;邵鹏;;单轴压缩下灰岩实验室尺度效应研究[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年
3 安晨昊;徐金明;孙皓;刘芳;;单轴压缩条件下花岗岩中不同矿物的形状变化[A];中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会论文摘要集[C];2015年
4 陈达力;;单轴压缩下砂岩的频谱与声发射特性[A];1990岩土混凝土声测技术新进展学术与信息交流会专题报告及论文摘要汇编[C];1990年
5 席道瑛;余跃国;;砂岩单轴压缩下的非线性共振模型[A];1992年中国地球物理学会第八届学术年会论文集[C];1992年
6 鲁祖德;陈从新;;水化学环境下裂隙岩石单轴压缩破裂过程研究[A];第二届全国环境岩土与土工合成材料技术研讨会论文集(一)[C];2008年
7 黄志鹏;郭映忠;朱可善;;单轴压缩下岩石声发射与损伤变量关系试验研究[A];第六届全国岩石动力学学术会议文集[C];1998年
8 徐松林;吴文;张华;;大理岩三向应力状态下的宏观破坏分析[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
9 丁凡;赵丽滨;;典型复合材料加筋板单轴压缩力学性能模拟[A];北京力学会第二十二届学术年会会议论文集[C];2016年
10 樊运晓;;大理岩单轴压缩时声发射的试验研究[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董茜茜;非直裂隙扩展机理及力学特性研究[D];北京工业大学;2017年
2 王青元;落锤冲击扰动下绿砂岩单轴压缩蠕变特性研究[D];东北大学;2016年
3 张丽敏;冰单轴压缩强度与影响因素试验研究[D];大连理工大学;2012年
4 蒋翔;基于声发射的煤岩单轴压缩雪崩动力学及其应用研究[D];重庆大学;2017年
5 付伟;单轴压缩与冻融作用下粉质粘土电阻率特性试验研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2009年
6 张晓阳;多轴条件下基于细观结构模型的泡沫金属屈服与破坏行为研究[D];华南理工大学;2016年
7 韩红卫;极区航道海冰时空分布及其物理力学性质研究[D];大连理工大学;2016年
8 鲁祖德;裂隙岩石水—岩作用力学特性试验研究与理论分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
9 程浩;裂纹问题的空间变换理论及其在数值计算中的应用[D];重庆大学;2016年
10 宋晓艳;煤岩物性的电磁辐射响应特征与机制研究[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李琦;单轴压缩过程中岩石—混凝土一体两介质体声发射特性研究[D];河北工程大学;2018年
2 徐梓竣;乌梁素海湖冰单轴压缩强度试验研究[D];大连理工大学;2018年
3 黎旭;含微缺陷的SiC陶瓷单轴压缩力学性能及破坏机理研究[D];湘潭大学;2018年
4 阿卜杜拉(Qureshi,Abdullah Rasheed);岩石单轴压缩片状爆裂弹射实验研究[D];中国矿业大学;2018年
5 吴恩桥;单轴压缩条件下尾砂胶结充填体损伤破坏过程的比能特征研究[D];武汉科技大学;2018年
6 汪中林;单轴压缩下单裂隙类岩石力学特性和破坏规律研究[D];长江大学;2018年
7 袁媛;含填充裂隙硬岩单轴压缩破裂过程研究[D];湖北工业大学;2017年
8 王林丰;含预制裂隙花岗岩变形破坏特征三轴试验与离散元数值分析[D];华侨大学;2017年
9 谢勇;单轴压缩与劈裂破坏过程中充填体声发射特性研究[D];江西理工大学;2015年
10 郝亚洲;人工冻结冰体营养盐分布规律及单轴压缩强度试验分析[D];内蒙古农业大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978