节理岩体模型强度与变形真三轴试验研究

摘要

在岩土工程的应力、应变分析中，模型试验是一种行之有效的方法，它能探索许多运用数学分析方法不易解决的问题，诸如岩体在弹性、塑性、粘性范围受力直到破坏的机理，以及运动与动力学等问题。 本文通过相似理论建立模型试件与工程实际岩体的相似关系，制作节理岩体模型试件，通过真三轴压力机进行试验，从而得出影响节理岩体模型强度与变形特性的各种影响因素，进而根据模型试验的结果推算出工程实际岩体在三维应力状态下的力学参数。 在节理岩体模型试验的过程中，考虑了多种影响节理岩体强度与变形的因素，其中包括：节理的组数，节理面之间的夹角，节理连通率，节理密度等。制作相应的模型试件，通过真三轴压力机改变不同的围压，研究各种类型的节理岩体试件在不同围压条件下的强度及变形特征。 试验结果表明：模型试件的极限强度(σ<,1>)随着中间主应力(σ<,2>)的增加有所提高，极限强度的最大增加量达到65.8％。在中间主应力较低时，岩石呈现出塑性的特征，但随着中间主应力的增加，岩石逐渐由塑性向脆性转换。岩石破坏不仅取决于最大主应力差(σ<,1>-σ<,3>)，而且与中间主应力关系密切。 同时，节理面与主应力的位置对应关系、节理连通率、节理密度都会对节理岩体的强度及变形产生不同程度的影响，究其原因，是岩体模型的节理密度、连通率等因素较大程度上改变了岩体的力学特性。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2节理岩体的力学模型及其分析方法概述

1.3真三轴模型试验的意义

1.4本文的主要工作

第二章岩体真三轴模型试验方法

2.1工程岩体条件的简化

2.2岩性相似试验的理论和材料

2.3关于相似理论

2.3.1相似第一定律

2.3.2弹性模型的相似指标与相似判据

2.3.3相似第二定律(∏定律)

2.3.4相似第三定律

2.4相似材料模型法

2.5相似材料的选取要求

2.6试验模型的确定

第三章试验过程

3.1试件模型的制作和养护

3.1.1模型材料的选取

3.1.2试件的制作

3.1.3试件的养护

3.2试验设备

3.3数据采集设备

3.4加载方式及试验步骤

第四章真三轴试验结果分析

4.1中间主应力对完整试件强度的影响

4.1.1 σ3为常数时岩石模型强度及变形特征

4.1.2 σ2为常数时岩石模型强度及变形特征

4.1.3完整模型试件的破坏特征

4.2两条成45°角完全贯通节理面真三轴试验结果统计与分析

4.2.1方式一：σ1的加载方式和两个成45°角的节理面平行

4.2.2方式二：σ3的加载方式和两个成45°角的节理面平行

4.2.3方式三：σ2的加载方式和两个成45°角的节理面平行

4.2.4主应力与节理网络的位置对应关系对试件极限强度的影响

4.3中间主应力对节理模型试件极限强度的影响

4.4节理密度对模型试件极限强度的影响

4.4.1连通率为100％时（完全贯通），节理密度对试件极限强度的影响

4.4.2连通率为60％时，节理密度对试件极限强度的影响

4.5连通率对试件极限强度的影响

4.6模型试验变形分析

4.6.1各类模型的变形模量计算

4.6.2各类模型割线模量的关联性分析

4.6.3割线模量曲线的拟合

第五章真三轴模型试验的工程应用

5.1室内条纹状大理岩三轴强度和变形试验结果

5.2室内真三轴大理岩强度试验推测结果

5.3真三轴大理岩体变形特性推测

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

研究生学习期间主要参与的工作

致谢