不同应力路径下深部岩石卸荷力学特性真三轴试验研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:cai2008
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本文通过将花岗岩以及砂岩制备立方体试件,运用实验室真三轴试验、理论分析及数值模拟,进行不同围压下的真三轴加卸载试验以及不同卸荷路径下的真三轴试验,通过试验数据对比分析了岩石在加卸载条件下的力学特征和岩石在不同卸荷路径下的变形破坏规律、力学参数变化变化规律。论文的研究成果和主要内容有如下几个方面:  (1)由不同围压下岩石真三轴加卸载试验得出在真三轴压缩条件下岩石试件变形表现为轴向压缩以及沿最小主应力方向发生扩容。真三轴卸荷条件下岩石试件变形以沿卸荷方向膨胀为主,岩石破坏时的脆性特征更加明显。  (2)在真三轴压缩条件下,在轴压达到峰值前,花岗岩试件的变形模量会随着轴压的增大不断增大,砂岩试件的变形模量会不断减小,而当轴压达到峰值后,均会表现出变形模量迅速降低,泊松比会随着轴压的增大不断增大。在真三轴卸荷条件下,试件的变形模量随着初始围压的增大而增大,在卸荷过程中会不断降低,泊松比随着卸荷面应力的降低不断增大。  (3)在不同卸荷路径下岩石真三轴试验中发现,岩石试件破坏均由沿卸荷方向的扩容所导致,方案二卸荷量最小,岩石试件破坏变形最剧烈,方案三中岩石试件卸荷量最大,岩石试件破坏过程相对最缓慢。岩石试件均表现出张拉与张剪复合破坏的特征,而在相同卸荷路径下,砂岩试件较花岗岩试件破碎度更大。  (4)在三轴加载与卸荷条件下,岩石试件的承载能力均随着围压的增大而增大。三种卸荷路径中,岩石试件的极限承载强度随着卸荷面应力减小不断减小。  (5)对四种广泛运用的强度准则对不同围压下恒轴压卸荷试验所得到的数据进行拟合分析,其中Mogi-Coulomb准则对岩石在真三轴卸荷条件下的强度特性反映效果更好。  (6)利用FLAC3D进行了岩石卸荷力学特性的数值模拟,在卸荷过程中模型内剪应变率增大形成剪切带最终使模型内侧出现有多条剪切裂缝贯通形成的破裂面,在卸荷面附近出现劈裂破坏,最终破坏面互相贯通使模型整体发生破坏。
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