不同压剪应力比作用下节理类岩石材料破坏模式的试验研究

通过对含充填节理类岩石材料试件进行变角度压剪试验,探究不同压剪应力比作用下节理倾角对岩体破坏模式的影响。定义削弱度,分析节理倾角对岩体抗剪强度的影响。研究结果表明:不同压剪应力比影响试件的初始破坏模式,最终破坏由过大剪切位移所致,并且节理倾角决定试件破坏后的形态;压剪应力比越大,同角度节理试件的抗剪强度越大;在相同压剪应力比下,与无节理试件抗剪强度相比,节理会削弱试件的抗剪强度,倾角不同,削弱度不同。

压剪应力作用下共线裂纹的强度判定

通过观察大量模型试验现象，对共线裂纹的破坏机制加以分析，并由此建立共线裂纹破坏的强度准则，试验结果与理论计算吻合良好。

压剪应力作用下裂纹端部应力场的分析

按照压剪应力场中袭纹具有的特点,简化成三种力学模型——狭长缺口、顺序闭合裂纹及初始闭合裂纹。利用文中建议的局部分析法,对其端部应力场做的一般分析,导出了他们的普遍表达式。用光弹性实验及有限元计算对所得结果做的分析表明,它们是成立的。这些结果有助于了解构造地震震源的破裂机制及其应力场分布的某些特点。

压剪应力作用下岩石变形破裂全程动态监测研究

将实时激光全息干涉测量系统与岩石力学压剪加载系统相结合,通过图像采集系统实时动态捕获了压剪应力作用下板岩岩样压剪破坏过程的实时全息图.定量计算和描述了岩石裂纹扩展速率、演化路径和破坏形态.为岩石损伤断裂力学的实验测量探索出一条新途径.

压剪应力场中混凝土破坏机理的研究

本文运用线弹性断裂力学的理论 ,采用有限元数值计算的方法 ,对混凝土中粗骨料含有原始内裂纹的个体 ,在压剪应力场作用下发生裂纹失稳扩展的条件进行了研究。利用测取的粗骨料材料 型裂纹的断裂韧度 K C,判定压剪应力场中粗骨料的裂纹体是否开裂使混凝土产生破坏机理。本文给出了相同外荷载和相同裂纹长度时最危险的裂纹方向 。

压剪应力场中组合裂纹非共面破裂特征的实验研究

通过实验力学方法研究了几种典型组合裂纹非共面破裂特征．实验结果表明，在双轴加载条件下，脆性材料内部的初始不闭合裂纹在受力闭合之前出现新裂纹，扩展裂纹中不仅有张性裂纹，而且有剪切裂纹，部分甚至还出现逆向剪切裂纹．对单轴加载和双轴加载两种条件下裂纹的破坏规律作了比较．

考虑裂缝几何特性和T应力的类岩石材料压剪张拉断裂准则

为探究类岩石材料中非闭合裂缝的压剪起裂机理,引入相对钝化系数和相对临界尺寸,建立了考虑裂缝几何特性和T应力的压剪张拉断裂准则,分析了不同因素对裂缝尖端周向应力分布规律和张拉起裂角的影响。考虑相对钝化系数后,张拉起裂角预测曲线得到明显改善;考虑T应力后,可解释由裂缝长度和材料属性引起的差异化断裂行为。根据几种典型类岩石材料的试验结果与理论曲线对比分析发现,当相对钝化系数较小时,理论预测值与试验值吻合较好,且预测角度范围较大;随相对钝化系数增大,理论预测值与试验结果误差逐渐增大,预测角度范围逐渐减小。解释了出现该现象的原因,讨论了基于线弹性断裂力学理论建立的压剪非闭合起裂准则存在的不足,并建议了本文准则的适用条件。

岩石压剪耦合破坏过程的实时监测研究

将实时激光全息干涉光路布置与岩石力学压剪加载装置组构成光学-力学最优匹配测量系统,通过数据图像采集系统,实时动态捕获了压剪应力作用下花岗岩岩样压剪耦合破坏全过程的实时全息干涉图;根据全息干涉条纹解释原理和图像处理计算,试样表面动态干涉条纹的分布与移动规律高精度直观地揭示了岩石压剪耦合破坏过程中局部变形场分布、微破裂微裂纹的演化路径与速率以及岩石失稳破裂的力学性状。结果表明,该方法能够为岩石损伤与断裂力学问题的研究提供有效的试验技术支持。

高强度钢压剪疲劳裂纹扩展的实验研究

滚珠轴承接触点附近的高压剪应力是引起轴承疲劳破坏的原因。为获得高强度钢在压剪疲劳加载下的断裂性态，通过轴向裂纹薄壁圆筒的压剪疲劳加载试验，研究了这类材料的疲劳破坏规律。结果表明，复合疲劳加载时门槛值对压应力分量并不敏感，但对扩散速率和临界扩展角却有明显影响。裂纹扩展速率随压应力增加而提高，裂纹较快达到失稳；裂纹扩散角则随压应力增加而减小，疲劳裂纹将向有利于Ⅰ型断裂的方向扩展。这表明轴承滚道内，任何平行于压应力的缺陷、微裂纹都将是十分危险的。

压剪作用下压实黏土断裂破坏机理及断裂准则

土体既有裂缝的开裂问题通常被认为是拉剪应力导致,而实际工程中压实黏土多处于压剪应力状态,为探究压剪作用下压实黏土中既有裂缝的起裂机理,对压剪闭合裂缝应力场和断裂准则进行了理论分析,开展了含中心裂缝压实黏土单轴压缩试验,研究了裂缝倾角、裂缝长度及裂缝形态对压剪断裂性状的影响,揭示了压实黏土中闭合裂缝压剪张拉断裂机理,充分验证了闭合裂缝压剪张拉断裂准则在压实黏土中的适用性。根据试验结果与理论预测曲线对比分析,本文压实黏土的临界尺寸rc为2mm左右,明显小于常用经验公式估算值12mm,讨论了rc经验估算公式存在的问题。此外,尝试性地引入T应力,建立了非闭合裂缝的压剪–张拉断裂准则,解释了闭合裂缝和非闭合裂缝的差异化起裂行为,并说明了其局限性及其产生原因。

随机裂隙不同特征对隧道围岩损伤影响分析

基于损伤力学、岩体力学及有限元分析方法,编制损伤附加位移有限元计算程序,选取一组倾向为NW45°的随机裂隙,讨论不同倾角、密度(损伤因子)及充填情况(拉剪、压剪应力传递系数)等对节理岩体隧道损伤影响。分析表明:隧道拱顶(底板)损伤附加位移绝对值随损伤因子的增大而增加,并成非线性关系;当倾角为0°和90°时,隧道的损伤影响与拉剪应力传递系数无关;相同倾角的随机裂隙对底板和拱顶关键点的损伤影响基本是相反的;倾角越小对拱顶下沉和底板隆起的损伤影响越大。拉剪应力传递系数对隧道损伤影响比压剪应力传递系数大;拉剪应力传递系数的变化对隧道损伤影响比压剪应力传递系数变化的影响小。

基于裂纹界面摩擦滑动演化的岩石断裂研究

为了研究压剪应力共同作用下岩石裂纹变形演化机制,开展了压剪作用下含裂纹岩石断裂实验研究,采用数字散斑相关方法作为观测手段,获得了加载过程中岩石表面位移场演化、裂纹界面摩擦滑动演化、裂纹尖端应力强度因子等与岩石断裂扩展对应关系.结果表明:随着岩石表面位移场的演化,裂纹尖端阻碍了位移传递,形成了压应变集中区.随着剪力增加,裂纹上下界面滑动位移经历了无滑移、单调增加和波动增加3个阶段.裂纹扩展及尖端应力分布与裂纹界面摩擦滑动状态密切相关,当裂纹界面处于静摩擦状态时,裂纹尖端应力强度因子变化较小;当裂纹界面处于滑动状态时,裂纹尖端应力强度因子随着裂纹界面局部滑动呈波动增加.