深部单裂隙岩体结构面效应的三轴试验研究与力学分析

摘要：

通过在类岩石材料中人工预制单裂隙,以常规三轴压缩试验为手段,研究深部单裂隙岩体的强度特征及破坏特性;用断裂力学原理分析单裂隙岩体沿结构面剪切破坏的影响因素,探讨裂隙岩体沿结构面滑动破坏的条件.研究结果表明:(1)单裂隙试样强度不仅具有明显围压效应,而且与裂隙倾角和尺寸关系密切;(2)裂隙是试件损伤的外在集中表现,裂隙试样的弹性模量和变形模量与围压、倾角及尺寸相关,裂隙尺寸对模量的影响最大,随着尺寸增加模量显著下降,而围压和倾角对模量的影响较轻微;(3)预制单裂隙试样的破坏形式既有沿结构面的滑动剪切破坏,也有试样自身的剪切破坏,而当裂隙尺寸较小时,还将产生裂隙重置后沿新结构面的剪切破坏;(4)单裂隙试样在理想 II 型剪切破坏时,断裂力学理论与莫尔–库仑强度准则达到较好统一;(5)单裂隙试样沿结构面滑动破坏不仅取决于结构面倾角,而且与裂隙尺寸及围压大小关系密切,裂隙倾角适当,尺寸较小,围压较高时,试样才能产生沿结构面的滑动破坏,尺寸较大时,沿结构面滑动破坏对围压不敏感;(6)单裂隙三轴压缩试验中,既有 I 和 II 型裂纹产生,也有 III 型裂纹的扩展.研究成果能为含裂隙或断层的地下工程开挖、支护设计及其稳定性分析提供理论参考.

关键词：岩石力学、模型材料、结构面效应、常规三轴试验、断裂力学、强度准则、破坏形式

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

在线出版日期：2012-11-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1666-1673