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岩桥倾角对岩体强度及其尺寸效应影响研究

岩桥倾角对岩体强度及其尺寸效应影响研究

作者：傅姜平绍兴文理学院

学位级别：硕士

节理岩体发生破坏是造成地质灾害的主要原因。因此,研究节理岩体强度显得至关重要。节理岩体强度不光由节理控制,岩桥也起着至关重要的作用。对于岩桥而言,其长度的研究是一个比较热门的方向,但未对岩桥倾角进行系统深入的研究。因此,... 详细信息

节理岩体发生破坏是造成地质灾害的主要原因。因此,研究节理岩体强度显得至关重要。节理岩体强度不光由节理控制,岩桥也起着至关重要的作用。对于岩桥而言,其长度的研究是一个比较热门的方向,但未对岩桥倾角进行系统深入的研究。因此,本文把节理岩体作为研究对象,针对岩桥倾角变化,研究其对岩体强度及其尺寸效应的影响。通过有限元软件RFPA进行数值模拟,得到系列尺寸下、不同岩桥倾角模型岩体的强度,揭示岩桥倾角变化对岩体强度及其尺寸效应的影响规律,并对侧压下岩桥倾角对岩体强度影响规律进行研究。通过一系列试验研究,可得到以下结论:1、通过同一尺寸下的单轴压缩试验表明岩桥倾角对岩体单轴抗压强度存在影响,且随岩桥倾角的增大,岩体单轴抗压强度呈现下降的趋势;含岩桥岩体的单轴压缩破坏过程主要分为三个阶段:岩体压密阶段、节理端部出现细小裂纹阶段、贯通破坏阶段;随岩桥倾角的增大,破坏过程中模型偏转的时刻前移,偏转的程度也加深;侧压的存在会提升含岩桥岩体的单轴抗压强度和残余强度,但岩桥倾角对岩体单轴抗压强度的影响规律与无侧压时的影响规律相同。2、通过同一尺寸下的直剪试验表明岩桥倾角会对岩体的抗剪强度产生影响。随岩桥倾角的增大,岩体抗剪强度先减小后增大;含岩桥岩体的剪切破坏过程主要分为三个阶段:岩体密实阶段、节理端部出现细小裂纹阶段、贯通破坏阶段。岩桥倾角较小时对岩体破坏影响较大;侧压的存在会提升岩体的抗剪强度和残余强度,但岩桥倾角对岩体抗剪强度的影响规律与无侧压时的影响规律相同。3、通过系列尺寸下的单轴压缩试验表明含岩桥的岩体单轴抗压强度存在尺寸效应;岩桥倾角变化会影响岩体单轴抗压强度的尺寸效应。随岩桥倾角的增大,尺寸效应会被弱化;得到岩体单轴抗压强度与尺寸和岩桥倾角之间的公式,为工程实践提供了科学依据。4、通过系列尺寸下的直剪试验表明含岩桥的岩体单轴抗压强度存在尺寸效应;岩桥倾角变化会影响岩体抗剪强度的尺寸效应。随岩桥倾角的增大,岩体抗剪强度的尺寸效应先被弱化后被增强;得到岩体抗剪强度与尺寸和岩倾角之间的公式,为工程实践提供了科学依据。

关键词：岩桥倾角单轴抗压强度抗剪强度尺寸效应侧压

岩桥倾角对岩石力学性质尺寸效应规律的影响研究

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绍兴文理学院学报 2022年第10期42卷 18-25页

作者：傅姜平杜时贵胡高建马刚绍兴文理学院土木工程学院浙江绍兴312000 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211

岩桥在岩质边坡的变形控制和稳定性机制中具有极其重要的地位.通过有限元软件RFPA模拟,得到系列尺寸下不同岩桥倾角数值模型试样的单轴抗压强度,揭示了岩桥倾角对岩石单轴抗压强度的影响规律及其对岩石单轴抗压强度尺寸效应的影响规律.... 详细信息

岩桥在岩质边坡的变形控制和稳定性机制中具有极其重要的地位.通过有限元软件RFPA模拟,得到系列尺寸下不同岩桥倾角数值模型试样的单轴抗压强度,揭示了岩桥倾角对岩石单轴抗压强度的影响规律及其对岩石单轴抗压强度尺寸效应的影响规律.结果表明:(1)岩桥倾角对岩石单轴抗压强度存在影响,随岩桥倾角增大,岩石单轴抗压强度呈现下降的趋势;(2)含岩桥的岩石单轴抗压强度存在尺寸效应;(3)岩桥倾角的变化对岩石单轴抗压强度尺寸效应有影响,岩桥倾角的增大对岩石单轴抗压强度的尺寸效应具有弱化作用;(4)通过推导得到岩石单轴抗压强度与岩桥倾角和岩石尺寸的函数关系式,为工程设计提供了科学依据.

关键词：岩桥岩桥倾角单轴抗压强度尺寸效应

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岩桥倾角对岩体能量演化规律影响研究

水利与建筑工程学报 2019年第1期17卷 19-23页

作者：张朝俊赵其华娄琛吕小波地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 成都理工大学环境与土木工程学院四川成都610059

天然岩体内部常含有各种分布形式和尺寸长度的裂隙,裂隙对岩体破坏模式和强度有重要的影响,从能量角度研究裂隙对岩石压缩破坏模式的影响可以反映裂隙岩体变形破坏的本质特征从而为岩体设计施工提供依据。因此制备了不同裂隙组合形式的... 详细信息

天然岩体内部常含有各种分布形式和尺寸长度的裂隙,裂隙对岩体破坏模式和强度有重要的影响,从能量角度研究裂隙对岩石压缩破坏模式的影响可以反映裂隙岩体变形破坏的本质特征从而为岩体设计施工提供依据。因此制备了不同裂隙组合形式的相似材料,通过单轴循环加卸荷试验进行加载,探究了双节理裂隙岩桥倾角(裂隙搭接程度)在岩体各受荷阶段中对能量演化规律的影响,揭示了不同岩桥倾角下岩石弹性能和耗散能演化及分配规律。研究表明:随着岩桥倾角的不断增加,即裂隙搭接长度的增加,最终积聚弹性能密度在逐渐减小,易于形成宏观裂纹;耗散能比例曲线的明显转折是岩石失稳破坏的前兆。随着岩桥倾角的变缓,耗散能比例曲线增幅越陡,因此破坏越明显;岩桥倾角越小即裂隙水平距离越远,裂纹发育速度越快。

关键词：裂隙岩体岩桥倾角弹性能密度耗散能密度

单轴压缩下不同岩桥角度裂隙砂岩能量演化规律研究

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内江科技 2025年第1期46卷 75-76,33页

作者：雷瑞德邹旭贺培胡超周林森何宇重庆地质矿产研究院页岩气勘探开发国家地方联合工程研究中心重庆地质矿产研究院自然资源部页岩气资源勘查重点实验室四川轻化工大学土木工程学院

为探究岩桥倾角对裂隙砂岩破断能量演化规律的影响,分析裂隙砂岩变形破坏过程中的总能量U、弹性应变能Ue及耗散能U d演化特征。结果表明:随岩桥倾角的增大,试样的起裂、损伤、峰值应力均呈现出先增大再减小的变化趋势;岩体的弹性应变能... 详细信息

为探究岩桥倾角对裂隙砂岩破断能量演化规律的影响,分析裂隙砂岩变形破坏过程中的总能量U、弹性应变能Ue及耗散能U d演化特征。结果表明:随岩桥倾角的增大,试样的起裂、损伤、峰值应力均呈现出先增大再减小的变化趋势;岩体的弹性应变能U e及耗散能U d变化曲线存在突变现象,并引入岩样弹性能耗比K,揭示了K的突变性可反映岩石失稳破坏及释放能量特征。

关键词：裂隙砂岩变形破坏过程弹性应变能岩桥倾角单轴压缩突变现象耗散能突变性

预制裂隙细砂岩裂纹扩展过程及宏观破坏模式单轴压缩试验研究

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采矿与安全工程学报 2019年第4期36卷 786-793页

作者：杨大方张丁元牛双建葛双双刘爽陈雄王腾腾李星宇河南理工大学土木工程学院河南焦作454003 郑州地铁集团有限公司运营分公司河南郑州450000 华桥大学福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心福建厦门361021 深圳市路桥建设集团有限公司广东深圳518028 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003

为研究裂隙的存在对岩体破坏模式的影响,本文对含有不同几何状态的裂隙细砂岩进行了单轴压缩试验,分析了单轴压缩条件下,岩桥倾角和岩桥宽度对裂隙细砂岩试样裂纹起裂、扩展过程以及破坏模式的影响;结果表明:从整体来看,在单轴压缩条件... 详细信息

为研究裂隙的存在对岩体破坏模式的影响,本文对含有不同几何状态的裂隙细砂岩进行了单轴压缩试验,分析了单轴压缩条件下,岩桥倾角和岩桥宽度对裂隙细砂岩试样裂纹起裂、扩展过程以及破坏模式的影响;结果表明:从整体来看,在单轴压缩条件下,裂隙细砂岩试样的破坏模式主要有拉伸破坏、剪切破坏、拉剪组合破坏3种;随着岩桥宽度的增加,裂隙细砂岩试样裂纹发育的起始位置从1条裂隙的尖端转化为2条裂隙的尖端,裂隙细砂岩试样的破坏模式由剪切破坏模式经过拉剪组合破坏模式后向拉伸破坏模式过渡;随着岩桥倾角的增加,裂隙细砂岩试样裂纹发育的起始位置从2条裂隙的尖端转化为1条裂隙的尖端,裂隙细砂岩试样的破坏模式由拉剪破坏逐渐向剪切破坏过渡;裂纹的发育和扩展在应力-应变曲线上都有所体现,应力-应变曲线的每一次波动都对应裂纹的发育或扩展;试验结果为裂隙岩体工程提供了一定的指导意义。

关键词：岩桥宽度岩桥倾角裂纹扩展破坏模式

含三裂隙巴西圆盘抗拉强度和裂纹特征试验研究

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中国矿业大学学报 2021年第1期50卷 90-98页

作者：杨圣奇张鹏超滕尚永田文岭黄彦华中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

通过对含3条填充预制裂隙或含3条非填充预制裂隙巴西圆盘进行巴西劈裂试验,研究了岩桥倾角β和预制裂隙是否填充对试样强度和裂纹扩展规律的影响.结果表明:不论预制裂隙是否填充,含三裂隙圆盘试样强度均表现为随岩桥倾角β的增加而先减... 详细信息

通过对含3条填充预制裂隙或含3条非填充预制裂隙巴西圆盘进行巴西劈裂试验,研究了岩桥倾角β和预制裂隙是否填充对试样强度和裂纹扩展规律的影响.结果表明:不论预制裂隙是否填充,含三裂隙圆盘试样强度均表现为随岩桥倾角β的增加而先减小后增加最后又减小;并且填充试样发生应力跌落后表现为由脆性向延性转化的特点,而非填充试样始终表现为脆性破坏;试样最终破坏的发生是由3条预制裂隙中的2条预制裂隙尖端萌生的翼裂纹扩展贯通导致的;当岩桥倾角β相同时,填充试样的破坏强度要明显高于非填充试样;根据声发射特征图可以看到:在峰前阶段,振铃计数基本不变,试样在达到峰值及峰后阶段时,其振铃计数有较大的突变出现,变化较为剧烈.

关键词：类岩石材料岩桥倾角强度破裂模式

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双裂隙类砂岩冻胀断裂特征与强度损失研究

岩石力学与工程学报 2020年第1期39卷 115-125页

作者：李平唐旭海刘泉声罗攀登武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室湖北武汉430072 中国石化西北油田分公司工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011

寒区裂隙岩体受冻融作用的影响经常发生断裂破坏。为了研究岩桥倾角对裂隙岩体冻胀扩展过程、断裂破坏特征以及强度损失的影响机制,利用相似材料制备含不同岩桥倾角的双裂隙类砂岩试样,并开展一系列裂隙注水、不注水的冻融循环和单轴压... 详细信息

寒区裂隙岩体受冻融作用的影响经常发生断裂破坏。为了研究岩桥倾角对裂隙岩体冻胀扩展过程、断裂破坏特征以及强度损失的影响机制,利用相似材料制备含不同岩桥倾角的双裂隙类砂岩试样,并开展一系列裂隙注水、不注水的冻融循环和单轴压缩试验,得到冻胀裂纹扩展特性及对类砂岩力学特性的影响规律。研究结果表明:(1)受裂隙冻胀力的驱使,冻胀裂纹不断扩展延伸,并伴随着"枝状"微裂纹的生长;(2)冻胀裂纹的外尖端主要沿着初始裂隙方向扩展,而内尖端受应力干扰作用会朝着另一条预制裂隙外尖端发生偏转,且岩桥倾角?越大,这种偏转效应越明显;(3)试样单轴压缩破坏模式容易受到冻胀裂纹的影响,当岩桥倾角β=90°~135°时,主要沿着冻胀裂纹方向发生剪切破坏,导致试样强度明显降低;而当β=180°时,冻胀裂纹不再是试样单轴压缩破坏的主要诱因,对其强度损失和断裂特征几乎没有影响。

关键词：岩石力学裂隙岩体岩桥倾角冻胀扩展断裂特征强度损失

预制裂隙几何参数对类岩材料破坏模式及强度的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第2期45卷 529-535页

作者：靳瑾曹平蒲成志中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083

采用岩石力学伺服试验机,对混凝土材料预制裂纹试件进行单轴压缩试验,根据试验结果分析裂隙参数(裂隙倾角和岩桥倾角)对试件破坏模式和试件单轴抗压强度的影响规律。研究结果表明,当以岩桥倾角分组时,60°岩桥倾角试件组单轴抗压强度最... 详细信息

采用岩石力学伺服试验机,对混凝土材料预制裂纹试件进行单轴压缩试验,根据试验结果分析裂隙参数(裂隙倾角和岩桥倾角)对试件破坏模式和试件单轴抗压强度的影响规律。研究结果表明,当以岩桥倾角分组时,60°岩桥倾角试件组单轴抗压强度最小;当以裂隙倾角分组时,75°裂隙倾角试件组单轴抗压强度最大。裂隙参数变化对于试件的破坏模式及其单轴抗压强度影响显著,并且不同破坏模式中起主要影响作用的参数不同。对于预制裂隙贯通破坏的试件,其微裂纹的搭接贯通模式及试件的单轴抗压强度主要受岩桥倾角影响;对于单裂隙微裂纹贯通破坏和无微裂纹发育的整体脆性破坏的试件,其破坏模式及单轴抗压强度则主要受到裂隙倾角的影响。

关键词：裂隙岩体单轴抗压强度裂隙倾角岩桥倾角贯通模式

张开与充填四裂隙脆性砂岩强度和贯通模式研究

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应用基础与工程科学学报 2018年第5期26卷 1005-1015页

作者：田文岭杨圣奇殷鹏飞中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

利用MTS816岩石伺服系统对张开和充填四裂隙脆性砂岩进行单轴压缩试验,研究了应力应变曲线、峰值强度、破裂过程及最终破裂模式随倾角β1及充填状态的变化规律.应力应变曲线会随倾角β1的改变发生较大的变化,与完整试样相比存在较多的... 详细信息

利用MTS816岩石伺服系统对张开和充填四裂隙脆性砂岩进行单轴压缩试验,研究了应力应变曲线、峰值强度、破裂过程及最终破裂模式随倾角β1及充填状态的变化规律.应力应变曲线会随倾角β1的改变发生较大的变化,与完整试样相比存在较多的应力波动,而充填石膏一定程度上减少应力跌落.峰值强度随倾角β1的增大呈现先增大后减小的趋势,充填石膏会在一定程度上增加试样的峰值强度,但不会改变其随岩桥倾角的变化趋势.破裂过程中由于充填石膏限制了弹性应变能的释放,导致充填试样破坏前的裂纹萌生扩展较少,峰后破裂较突然.将中间裂隙的贯通模式分为2类,中间与外端裂隙的贯通模式分为5类,说明中间裂隙的贯通模式一定程度上受到外端裂隙的分布状态的影响,试样的贯通模式受到裂隙的空间分布影响较大而充填石膏对其影响较小.

关键词：预制裂隙岩桥倾角破裂过程破裂模式