单一层状岩体和软硬复合岩体单轴压缩破损特征试验研究

针对层状岩体的破损特征开展了一系列的物理模拟试验,分析了单一层状岩体和软硬复合岩体在单轴压缩情况下的破损特征,并对倾角、夹层的变化对岩体破损的影响规律进行了研究。试验结果表明,当岩层倾角较小时,单一层状岩体和软硬复合岩体破坏主要为岩石先破坏,后层间错动破坏,破损模式与无分层的岩石破损相似;当倾角增大时,单一层状岩体的破损以层间的剪切破坏为主,而软硬复合岩体的破坏同时伴有内部硬夹层的劈裂破坏;当角度增大到90°时,单一层状岩体的破坏为沿层间直接破坏,软硬复合岩体则同时伴有边缘硬质夹层的失稳劈裂。

基于细观层次的软硬互层状复合岩体力学特性研究

以锦屏一级水利工程地下厂房区软硬互层状复合岩体为研究对象,引入基于区域生长算法的图像分割技术,获取材料内部细观非均匀性信息,建立能体现岩体真实细观结构的计算网格。采用三维有限差分软件FLAC,以弹–脆–塑性本构为基础,考虑不同层面倾角的影响,对单轴压缩应力状态下岩样破裂过程进行了细观层次的数值模拟。结果表明:随着层面倾角的改变,应力分布规律与岩体中岩质材料的细观分布密切相关;岩样的渐进破坏过程均是以拉应力破坏为起点,并终止于主剪切带的形成。此外,主软弱层面出现了沿层面"长轴向"及"短轴向"的2种贯通性破坏形式,并与岩样室内试验结果有相似的破裂现象。