贯通型标准JRC双节理剪切力学及声发射特性研究

节理岩体的抗剪性能是影响工程岩体强度及稳定性的关键因素。基于3D打印技术制作标准JRC节理面模具和固定夹板,采取一体化浇筑方式制备不同节理面间距和不同粗糙度的双节理试样,结合声发射(acousticemission,AE)技术探究不同法向应力条件下粗糙双节理岩体剪切力学特性和破坏演化特征。结果表明:剪切应力-剪切位移曲线形态受节理粗糙度和法向应力共同影响。随JRC和法向应力的增加,剪切应力软化程度加重;法向应力较大时,峰后阶段剪切应力存在多次突降现象,突降值随法向应力的增加而增大。峰值剪切强度出现在双节理间岩石夹层断裂时刻,随JRC和法向应力的增加呈增大趋势,随节理面间距增加呈减小趋势。AE结果表明:岩石夹层断裂时刻AE能量大幅突增,AE能量峰值稍滞后于剪切应力峰值,随法向应力的增加,AE能量峰值和累积AE能量值增大;AE定位点空间上集中于岩石夹层部分,时间上频发于200~600 s内,随节理面间距的增加,AE定位点的集中范围扩大。

单轴加载下含共面双节理双层复合类岩试样的力学行为与破坏特征

为研究节理与层理面对裂隙层状岩体裂纹演化的共同作用,对不同层理面倾角下,含多角度共面双节理的双层复合类岩试样进行单轴压缩试验和数字图像相关试验。由试验结果可知,层理面和节理对应力−应变曲线特征和强度参数有显著影响。试件的破坏模式分为4种不同类型。层理面的存在抑制了岩桥区域裂纹的贯通,层理面倾角的变化对裂纹扩展路径和破坏模式的转变有较大影响。对于层理面倾角为30°和45°的试件,节理倾角越大,层理面对试件破坏特征的影响越小。此外,观测到一种从层理面上萌生并且更容易在试件上层扩展的拉伸裂纹。

预压静载下平行双节理类岩石板动态响应试验及数值研究

在深部的岩体工程中,围岩常受到静态载荷和动态扰动的共同作用.此时,岩体中蕴含的成组结构面的破坏往往会影响岩体工程的稳定性.因此,有必要对多节理岩体在静-动态耦合荷载作用下的力学特性和破裂特征开展系统研究.以平行双节理类岩石材料板为研究对象,采用改进的分离式霍普金森压杆(SHPB)系统开展了4种轴压条件下的动态试验,验证了相应的离散元数值模型的适用性.在此基础上,建立了基于围压柔性加载的静水压的SHPB模型,分析了试样在不同预应力状态下的破裂特征.结果表明:处于一维静动荷载作用时,试样的动态强度及总强度都表现出显著的率相关性;相近加载率下,试样的动态强度随轴压增加逐渐减小,而总强度先增大后减小;在预轴压的作用下,随着加载率的增加,试样的破坏模式由拉剪破坏向剪切破坏转变;在静水压环境下,平行双节理试样的动态强度和总强度同样表现出显著的率效应,且明显高于同等轴压条件下的试样强度;在相近加载率下,试样的动态强度和总强度具有显著的围压增强效应.试样最终均呈“X”状剪切破坏模式,与加载率和静水压大小无明显关联,而且静水压的作用会明显抑制拉伸翼裂纹的产生.裂纹起裂时间受加载率、轴压及静水压的影响.