含Y型组合节理花岗岩单轴压缩破坏机理及声发射特征

利用劈裂法在花岗岩试件中预制不同倾角的Y型组合节理,进行单轴压缩实验,分析组合节理倾角对破坏模式、峰值强度、表面变形场、声发射能量释放特征的影响,探究不同破坏模式下的破坏机理.实验结果表明:1)含Y型组合节理岩石随节理倾角变化呈现整体破坏、楔形体弹射破坏和沿主节理面破坏三种主要模式;2)组合节理夹角、主节理倾角均与岩石强度具有负相关关系;3)破坏模式从整体破坏转变到弹射破坏、沿主节理破坏时,滑移变形集中区域由次节理向主节理转变,AE高能级事件诱发原因由主、次节理压密及滑移错动向主节理压密及滑移错动转变;4)随主节理倾角的不断增大,主节理面上释放的能量更高、能量的分布更加不均匀.

非共面组合节理剪切破坏特征研究

为探究非共面组合节理在剪切荷载作用下的破坏规律,利用室内试验和数值计算的方法建立不同夹角的组合节理试样和数值模型,并进行相同荷载和剪切速率的测试。以试验和数值相结合的方法,对不同夹角的节理剪切结果、剪切应力曲线和微裂隙进行对比分析。同时对微裂隙产生过程、不同试样的组合节理夹角与其峰值和残余剪应力的关系分别进行分析。研究结果表明:相邻组合节理的贯通方式与组合节理的夹角有关,当夹角小于或等于90°时,相邻组合节理的贯通遵循就近原则;当夹角大于90°时,贯通裂纹右侧终端由组合节理交叉点向下移动并最终到达下部尖端;随着夹角的增大,产生微裂隙的破坏方式由剪切破坏为主逐渐转为由拉剪破坏为主,并且,对于夹角较大的组合节理贯通之后,会产生以张拉破坏为主的次生裂纹;剪应力曲线的峰值与残余值呈负相关,峰值剪应力与组合节理夹角呈正相关而残余应力与之呈负相关。

组合节理面抗剪力学特性的模型试验研究

本文研究了处于同一平面上的两组性能各异、交替出现的子节理面所组成的组合节理面的抗剪力学性质。通过对脆—脆、脆—塑、塑—塑三种类型的组合节理面的模型抗剪试验,得出了组合节理面的抗剪强度与各单体(又称子节理面)材料在组合节理面上所占的面积、单体交替出现的次数及抗剪方向等之间的关系。这些结论在实际工程应用方面有着非常重要的意义。

N型组合节理类岩体单轴压缩破坏试验

针对实际工程中平行与交叉裂隙组合呈N字形裂隙岩体的稳定性问题,以N型组合节理为研究对象,开展了N型节理类岩体试件超声波检测试验和单轴静载试验,结合断裂力学理论,分析其强度特征、破坏特征和超声波波速衰减规律。结果表明:(1)N型组合节理类岩体的裂纹类型依次有翼型裂纹和次生倾斜裂纹,其扩展路径最终均趋向于主应力方向,不同于单节理下的裂纹发展规律;(2)当主节理倾角一定时,主次节理夹角和节理条数对试件的物理性能有一定的影响。各组合节理试件的波速衰减率范围在0.9%~9.6%之间,且15°和90°夹角节理试件的波速衰减最快,而60°夹角节理试件的衰减最慢;(3)组合节理类岩体的本构关系、峰值强度和破坏特征均表现出非线性特征。峰值强度分布规律基本服从M型分布,不同于单节理下的U型分布,其中15°、30°、45°、75°和90°夹角试件,以及完整试件呈准脆性破坏,其他夹角试件呈脆性破坏。

围岩节理面不利组合条件下隧道塌方的模糊安全评价

节理发育是隧道塌方事故发生的主要影响因素之一,文章针对节理面不利组合发育的围岩,分析了围岩塌方的影响因素,构建了节理面不利组合下围岩塌方安全评价指标体系;引入二级模糊综合评价模型,运用乘积标度法确定塌方安全评价指标体系的权重值,采用单值隶属函数确定指标体系定性的隶属度;基于评价模型,给出了节理面不利组合下围岩的塌方安全指标体系中二级指标的定性和定量分级标准。通过对丁家湾隧道进行塌方安全评价,并对评价模型进行验证分析,其结果与实际施工中的塌方概况大体相同,验证了模型的实用性和有效性。

白乃庙金矿区节理组合分析

白乃庙金矿区共发育3组共轭剪切节理,即东西向剖面共轭剪切节理,北东向和北西向平面共轭剪切节理,北北东向剖面共轭剪切节理.此外还发育张节理和局部节理.通过节理组合分析以及节理与主应力关系分析,确定出节理的成因、形成顺序以及节理与控矿断裂之间的成生联系.

基于模型试验的滑体不同节理组合岩块破碎特征研究

岩块破碎在高速远程滑坡碎屑化运动中起关键作用,而岩块内在结构控制着滑体的变形、破坏特征和运动距离。为研究不同节理设置对岩块在自重作用下的失稳停积是否会产生不同的破碎效果和运动距离,开展了物理模型试验。试验中通过改变节理方向和组合形式设置了8种不同组合的滑块,其在自重作用下失稳下滑,利用高速摄像机记录试块撞击底板破碎和停积的过程,分析试块撞击底板时的破碎模式;通过人工测量方法获取最远运动距离和堆积体累积质量曲线,并引入相对破碎率对最后试块的破碎程度进行量化;利用由图像处理方法获取的运动参数推导出破碎耗能比,进而研究破碎特征与运动距离、破碎耗能比之间的关系。结果表明:(1)根据滑块的接触方式可将破坏模式分为:撞击破碎、二次碰撞破碎以及滑动摩擦破碎;(2)存在竖向节理、水平向和竖向组合型节理时,滑块的破碎程度和运动距离明显增加;(3)最远运动距离、破碎耗能比都具有随相对破碎率增加而增加的趋势。

一种新的软-硬节理峰值剪切强度模型

岩体中常存在强度不同的界面,其剪切强度影响岩体稳定,剪切强度的评估较为重要。利用3D技术打印的树脂节理板,浇注含不同粗糙度软-硬节理的不同强度水泥砂浆试样,在常法向应力下进行直剪试验和数值模拟研究,得到的剪切应力-位移的试验曲线与模拟曲线相一致。基于试验结果,引入比例系数T表征软-硬节理的组合壁面强度CCS,引入影响因子μ描述节理粗糙系数JRC、节理壁面强度JCS和法向应力σ_(n)对软-硬节理峰值剪切强度τ_(p)的综合影响效果,利用数值分析方法推导出一种估算软-硬节理峰值剪切强度的模型。试验发现:软-硬节理的残余剪切强度τr主要由JCS较低侧控制,且这种控制作用随JRC增大而增强;CCS值小的剪切应力-位移曲线率先达到峰值和进入残余阶段。研究表明:软-硬节理峰值剪切强度模型综合了JRC、JCS和σ_(n)对节理τ_(p)的影响机制,可用来评估粗糙软-硬节理的峰值剪切强度。

动静荷载下类节理岩体裂纹扩展特性研究

为了研究节理岩体在动静荷载下的裂纹扩展特性,采用室内试验和颗粒离散元程序PFC2D5.0对类节理岩体在动静荷载下的破坏形态进行研究.对比分析不同荷载下节理倾角对破坏形态的影响.结果表明,节理倾角等于45°时为翼裂纹与次生裂纹转变的临界角度值;当倾角小于45°时,新生裂纹主要为翼裂纹,裂纹起裂与岩体破坏主要受张拉应力控制;当倾角大于45°时,新生裂纹主要为次生裂纹.裂纹起裂与岩体破坏主要受剪切应力控制.在冲击荷载下,单节理岩体与双节理岩体的破坏形态类似,都为张拉破坏,主要裂纹形式为翼裂纹.

隧道中不稳定块体的预测模型

为了预测隧道建设中不稳定块体的位置,分析了隧道中几种主要形式的节理面,建立4种常见节理面计算模型,按照不利节理组合,预测出不稳定块体的出露位置,提出准危险块体的概念,并运用块体极限平衡理论对准危险块体进行受力分析,总结出在洞顶和侧壁容易形成的潜在掉块节理和节理组合,从工程的角度建立了一套确定不稳定块体的方法。

北京南口地区构造特征与虎峪水坝渗流稳定性分析

南口地区地处军都山隆起与京西丘陵平原区的过渡部位。系统的野外调查、地形地貌解析、节理统计分析,结合基岩样品显微组构研究表明,区内上口—南口断裂总体表现为正断性质,自燕山早期形成以来,其经历了由压性转变为张性的力学过程,南口地区主应力σ1在侏罗纪为NW—SE向,早白垩世以来为NEE—SWW向。上口—南口断裂最晚活动时期为晚更新世晚期,库区构造背景较不稳定。虎峪水库现今储水不满,下游地下潜流发育,是由于基岩中密集发育的节理渗流而引起的,且主要受控于早期区域NW—SE向挤压运动产生的顺河流走向节理。为了提高水库储水能力,建议对其进行防渗加固处理。

工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用

借助于地质调查和简便易行的力学实验确定复杂岩体的力学参数是岩石力学积极探索与研究的方向之一 ,根据典型的岩体结构概化模型 ,模拟现场岩体力学实验可以达到简便易行和完成大批量试验的目的 .本文使用数值分析方法 ,模拟了节理—岩桥组合剪切实验过程 。

考虑节理劣化效应的深部围岩应力演化规律及敏感性分析

以焦家金矿为工程背景,首先基于非接触扫描系统及方法得到矿区优势节理组,然后综合理论分析、数值模拟及现场监测的手段,对深部巷道掘进过程中围岩应力演化规律进行分析,并进行多因素敏感性分析。结果表明,矿区中共存在4组优势节理组,采用块体理论得到7种块体对围岩稳定性的影响规律,不同块体形式及位置对围岩稳定性影响程度差距较大,考虑节理组合劣化效应提出修正的M-RMR分级法,现场应用表明矿区围岩稳定性主要为Ⅳ级,少量为Ⅲ级和V级;基于Hoke-Brown准则计算得到不同围岩等级的力学参数;在此基础上,采用3DEC离散元软件和DFN技术,并结合压力拱理论进行数值模拟分析,结果表明,随着推进距离的增加,顶板、两帮及底板压力拱均逐渐向岩体深部转移,顶板压力拱内外边界均明显大于两帮,且波动更剧烈。敏感性分析结果表明,开采深度对压力拱的空间形态没有明显的影响,而稳定性级别则对压力拱的形态及成拱系数有明显的影响。本文的研究成果可为深部金属矿生产的地压分析及控制提供理论依据。

基于JRC的结构面双面剪切强度经验公式

为揭示岩体结构面单、双面剪切强度差异,更好评估层状岩体的稳定性,选择4条Barton标准剖面线建立结构面模型,制作含单、双结构面的类岩试样进行剪切试验。基于试验结果,分析3种法向应力(σ_(n))下单、双结构面的峰值剪切强度(τ_(p))的差异及其原因。基于颗粒流模拟结果,推导出同JRC双结构面的峰值剪切强度经验公式,引入组合节理粗糙系数(JRC_(c))表征异JRC双结构面的粗糙度,构造JRC_(c)与低、高粗糙度系数(JRC_(xx),JRC_(yy))的相关关系,建立了综合考虑JRC_(xx),JRC_(yy)对异JRC双结构面峰值剪切强度影响的经验公式,然后分析同JRC双结构面与异JRC双结构面的τ_(p)随混合节理粗糙系数变化的规律,最终建立了估算任意JRC组合双结构面峰值剪切强度的经验公式。研究表明:在τ_(p)-JRC曲线的增长趋势随σ_(n)增大而增大的阶段,σ_(n)一定时,双结构面的τ_(p)随上、下结构面的JRC之和增大而增大;对于JRC之和较小的异JRC双结构面,其τ_(p)由JRC较低的结构面控制,但这种控制作用随JRC之和增大而减弱,逐渐转换为由JRC较高的结构面控制。

利用图解法判定岩质边坡的稳定性

文章以辽宁省大伙房水库输水工程主洞出口边坡为实例,采用常规地质方法即图解法分析研究,确定控制边坡失稳的主要因素及发育节理的不利组合,建议人工开挖边坡的方向及坡比,另根据边坡特性提出边坡支护措施建议。

浅析赤平投影在岩质边坡稳定分析中的应用

文章结合五当沟水库溢洪道区节理裂隙统计,运用赤平投影,分析节理裂隙及其组合对岩质边坡稳定的影响。