單軸壓縮下巖石斜裂紋擴展規(guī)律研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、裂紋廣泛存在于巖石中,許多工程事故(建筑物傾覆、邊坡失穩(wěn)、隧道塌方等)都與巖石裂紋的擴展過程密切相關。因此,研究巖石裂紋的擴展規(guī)律對工程建設具有重要的指導意義。巖石裂紋的擴展問題一直以來就備受關注,也取得了豐富的成果,但對裂紋的擴展路徑研究還不夠,而且大多忽略了塑性變形對裂紋擴展過程的影響。本文對巖石斜裂紋的擴展規(guī)律進行研究,以脆性巖石材料(不考慮塑性變形)和考慮塑性變形的巖石材料為對象,針對巖石斜裂紋的擴展規(guī)律及影響因素進行深入研究。

2、
 ?、賹Υ嘈詭r石材料,分別以最大周向拉應力準則和摩爾庫倫準則作為斷裂準則,在考慮裂紋面的摩擦效應和忽略摩擦效應兩種情形下,得到不同傾斜角度的斜裂紋的起裂角和擴展路徑,并與實驗數據進行對比。結果顯示:
  1)當斜裂紋傾斜角度較大時,最大周向拉應力準則得到的起裂角和擴展路徑能與實驗數據吻合,且摩擦效應對裂紋的擴展影響較??;
  2)當斜裂紋傾斜角度較小時,摩爾庫倫準則得到的起裂角和擴展路徑與實驗數據吻合,摩擦效應對裂紋

3、擴展的影響較大。
 ?、趯紤]塑性變形的巖石材料,引入位錯理論,用刃型位錯來代替擴展面上的缺陷,位錯的形成過程就是塑性變形的過程,塑性區(qū)也就是最可能形成裂紋的區(qū)域。建立相應的裂紋位錯模型來分別探討裂紋以壓剪破壞、受拉破壞的形式擴展時的規(guī)律,并與實驗數據進行對比。
  1)對于壓剪破壞,將塑性區(qū)簡化為50個等間距的位錯點,在外荷載和位錯共同作用下,各位錯附近的區(qū)域應力均滿足摩爾庫倫準則。應用MATLAB進行數值求解,將得到的擴

4、展路徑與實驗數據對比,結果表明:裂紋傾斜角較小時,擴展路徑與實驗比較一致,表明此時裂紋擴展形式為壓剪破壞。
  2)對于受拉破壞,以拉應力達到屈服應力作為屈服條件,將計算得到的擴展路徑與實驗數據對比,結果顯示:裂紋傾斜角較大時,擴展路徑與實驗數據較為一致,表明此時裂紋擴展形式為受拉破壞。
  本文研究結果表明,最大周向拉應力準則和摩爾庫倫準則可應用于脆性巖石裂紋的擴展規(guī)律研究,建立的裂紋位錯模型可用來考慮巖石的塑性變形并分析

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