类节理岩体在动静不同荷载作用下破坏特征差异分析

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自然界中存在着各种各样的节理，这些节理内部构造极其复杂，其中的裂隙会成为岩石的内部缺陷，而这些节理岩体会受到各种动态和静态荷载的作用，会严重影响到它们的整体稳定性和物理力学特性。因此对节理岩体在外力荷载作用下所表现出的破坏特点和损伤断裂机理的研究，是目前岩体工程中厄待解决的难题，也是岩体研究中的前沿问题。
　　为了对比不同类型节理岩体在动静荷载下所表现出的力学特性和破坏特点，本文利用相似材料，以水泥砂浆作为试验原材料替代自然界中岩体，对模型试件进行单轴分级加载压缩试验和落锤式冲击试验，并建立数值模型进行模拟实验，进一步对类节理岩体在不同荷载状态下破坏特征进行差异分析，得到的主要结论如下：
　　（1）通过对单轴压缩试验和落锤冲击试验结果的分析，含单条不同倾角的节理试件在不同荷载下的破坏形态不尽相同，落锤加载试验试件吸收能量较为集中迅速，总入射能量达到阈值后便会迅速起裂直至失稳破坏；但在静态加载中总入射能量会不断积累，对试件进行连续性的破坏。
　　（2）通过对两种实验现象的分析，可得在含倾角节理的“卜”字型试件两种不同状态下的加载试验，造成试件产生的裂纹形态存在着一定的差异性。通过对比发现试件在落锤冲击下出现的裂隙相对于单轴压缩下而言较多且复杂。在静态荷载作用下，由于“环箍效应”效应，使试件发生剪胀和扩容现象而产生拉伸裂纹。
　　（3）通过对含三条节理试件破坏形态的观察与分析，发现试件在冲击荷载作用下裂隙的发展较为不规律。同时由于落锤冲击为瞬态的，且冲击力没有在节理尖端处产生足够的集中拉应力，与静态加载破坏形态相比较少了次生共面裂纹的扩展趋势。
　　（4）利用PFC2D软件对不同节理类型的试件在静荷载下的力学响应以及在动静不同荷载状态下的破坏形态进行了数值模拟，并对比分析数值模拟结果与室内实验结果，验证了数值模拟对不同类型类节理岩体在不同加载条件下破坏特征的研究具有可行性。

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作者
张宋秋阳;
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作者单位

南华大学;

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授予单位南华大学;
学科土木工程(结构工程)
授予学位硕士
导师姓名孙冰;
年度 2017
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类岩体力学性质及应力理论分析;
关键词
节理岩体; 动静荷载; 破坏特征; 差异分析; 数值模拟;

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