浅析节理对岩体物理力学性质的影响

岩体中含有大量的节理裂隙。裂隙由张开到关闭的应力应变曲线是非线性的,裂隙间的摩擦引起了加卸载间的滞回和应力波的衰减,而剪胀又是新的裂隙形成的重要标志。研究表明裂隙对岩体的物理力学性质有重要影响,岩体也因此具有特殊的“塑性屈服”－裂隙间的相对滑移而非位错。     

节理对岩体力学性质的影响

构成地壳的岩体受力的作用后发生变形，当变形达到一定程度时，岩体的连续性与完整性遭到破坏，产生各种大小不一的破裂，如果沿破裂面没有发生显著的位移，这个破裂面就称为节理；如果发生过显著的位移，就叫做断层。     

三轴压缩作用下断续节理砂岩力学特性研究

节理岩体的力学特性直接影响工程岩体的安全。为了研究节理岩体的各向异性力学特性和破坏特征,设计进行了0°,30°,45°,60°,75°和90°等6种角度断续节理砂岩的三轴压缩试验,详细分析了节理倾角对断续节理岩体变形强度特征和破坏模式的影响。研究结果表明：①在加载过程中,随着围压增大,断续节理砂岩应力-应变曲线的屈服阶段逐渐明显,峰值强度和残余强度逐渐提高,破坏时延性特征逐渐明显;②随着节理倾角增大,断续节理砂岩的变形模量、抗压强度、黏聚力和内摩擦角等力学参数均呈现先减小后增大的U型变化趋势;③节理对岩样破坏裂纹的形成与开展具有明显的诱导和控制作用,不同倾角岩样的破裂面均顺节理倾角方向发展,当节理倾角与岩样计算破坏角接近的时候,岩样的破裂面顺节理面开展,变形和强度参数达到极小值;④随着围压增大,不同倾角断续节理岩样的变形和强度参数差别逐渐减小,各向异性特征逐渐减弱;⑤断续节理砂岩的破坏模式可分为张拉破坏、折线型的复合剪张破坏、沿节理面剪切破坏等3种类型,节理倾角的分布决定了断续节理砂岩在加载作用下的变形破坏模式,变形破坏模式的差异决定了断续节理砂岩变形和强度参数的各向异性特征。研究成果可为工程中节理岩体的各向异性特征分析提供较好的参考。     

浅析节理对岩体物理力学性质的影响

岩体中含有大量的节理裂隙.裂隙由张开到关闭形成的应力应变曲线是非线性的,裂隙间的摩擦引起了加卸载间的滞回和应力波的衰减,而剪胀又是新的裂隙形成的重要标志.研究表明裂隙对岩体的物理力学性质有重要影响,岩体也因此具有特殊的“塑性屈服”--裂隙间的相对滑移而非位错.     

节理裂隙岩体渐进破坏机理研究综述

岩体的变形和破坏是岩体工程的核心问题.岩体破坏过程的研究对岩体工程的合理设计、安全施工、有效维护具有重要的指导意义.在综合分析岩体渐进破坏特性、岩体破坏模式的基础上,从断裂力学方法、损伤力学方法、数值方法、试验方法等几个方面描述当前节理裂隙岩体渐进破坏机理的研究现状,最后对目前研究中存在的一些问题提出了建议.     

节理岩体力学参数取值研究

本文提出了一种确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法。该法基于节理裂隙的野外勘探资料建立岩体的损伤断裂模型,可在计算机上模拟计算实际试验过程,获得应力-应变全过程曲线和岩体变形模量、抗剪强度参数的各自异性特征。文中具体研究了拉西瓦工程岩体参数的取值问题。     

水–岩作用下断续节理砂岩力学特性劣化机理

在库水位周期性升降作用下,库水消落带节理岩体的损伤劣化很可能导致库岸边坡向不稳定的方向发展.基于此,开展了断续节理砂岩的水–岩作用试验,结合力学试验和微细观结构检测综合分析其劣化规律及机理.结果显示:①在长期水–岩作用过程中,断续节理岩样的抗压强度、变形模量劣化趋势明显,而且存在明显非均匀性,其中前3个水-岩作用周期的...     

含不同节理倾角深部巷道砂岩SHPB动态力学破坏特性试验研究

为探讨含不同倾角的充填型软弱贯通节理砂岩在冲击荷载作用下的力学特性及破坏规律,采用50 mm杆径分离式霍普金森压杆试验装置对7种不同倾角的充填型软弱贯通节理砂岩试件进行冲击试验,借助高速摄像仪实时捕捉裂纹扩展和动态破坏过程。结果表明:砂岩的动态抗压强度、峰值应变随着节理倾角的增加呈先减小后增大的趋势;随着节理倾角的增加,节理试件的塑性降低、脆性增加,0°,15°和30°节理试件的应力–时间曲线存在明显的塑性平台段,45°,60°,75°和90°节理试件无明显的塑性平台段,45°节理试件的应力–时间曲线"应力双峰"现象显著;节理倾角控制试件的最终破坏模式以及节理和岩石基体的破坏顺序,不同倾角的充填型软弱贯通节理试件的最终破坏模式可分为劈裂拉伸破坏、剪切–拉剪复合型破坏、剪切破坏;随着节理倾角的增加,破坏顺序逐渐由充填型软弱节理先破坏演变为岩石基体先破坏。     

基于离散单元法的单一节理岩石力学特性探究

在实际工程中常遇到带有节理、裂隙等不连续结构面的岩体,这些不连续的结构面的分布情况和几何形态,尤其是节理倾角对于岩石的力学特性具有重要的影响,涉及到工程结构的稳定与安全。本文采用离散单元法对具有不同倾角的单一节理岩石开展了系列的数值模拟实验,试验结果表明节理岩石的强度要小于完整岩石,并且节理岩石单轴压缩峰值强度随节理倾角呈U形发展规律,当节理倾角为45-60°之间时,节理岩石主要沿着节理面发生滑动破坏,在其他倾角下,岩石在外部荷载的作用下则主要发生劈裂破坏,内部节理裂隙发育比较充分。     

断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究

基于细观统计损伤数值模型,通过改变包含单组节理岩体的节理倾角、节理台阶角、层距d和岩桥长度l_r,建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样,展开系列数值试验,模拟了节理岩体的破坏过程,探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模式以及岩体力学参数的影响规律。研究结果表明,断续节理岩体破坏模式共分为4种：沿节理面破坏、转动块体破坏、台阶状破坏和混合破坏。沿节理面破坏与台阶状破坏的岩体峰值强度高、破坏应变大,转动破坏的岩体峰值强度低、破坏应变小。随着节理倾角的增大,岩体力学行为表现出脆性破坏—渐进破坏—脆性破坏的循环过程。随着应力水平的增加,岩体破坏区域由中间向端部扩展,并且对于强度的提高有显著作用,但提高水平随围压增加而降低。节理台阶角对于=90°时的破坏形式影响较大,由台阶状破坏转变为转动块体破坏,层距d对阶梯状破坏模式影响较小,对转动破坏模式影响较大,岩桥长度l_r不影响破坏模式,但对面破坏与台阶状破坏模式的峰值强度、破坏应变影响较大。通过对比,模拟结果与物理试验规律一致,但数值模拟结果可以清晰获得节理岩体中应力场分布、裂纹起裂点与扩展方向、破坏图像等,有利于分析其内在破坏规律与机理。     

跨层桁架米字形节点力学性能及其补强措施

结合大庆西客站高铁客站站房钢结构工程,针对其重载跨层桁架中的典型米字形节点,采用模型试验与数值计算相结合的方法,分析节点力学行为特征并提出相应的补强措施。按照1∶4缩尺比例进行节点试验模型设计,并专门设计反力装置实现模型杆端的铰接边界条件,通过低周往复加载试验明确该节点的薄弱环节和破坏模式。在此基础上,采用数值分析方法,考虑材料屈服及破裂失效,对模型试验进行验证分析。同时,考虑贴板、盖板、套筒三种补强方式对该节点承载能力、耗能能力的影响,并与无任何加强措施的原模型进行对比。分析结果表明,贴板补强方式对节点的耗能能力有一定的提高,且工艺性较好,可结合实际工程条件采用,为类似节点强化设计提供参考。     

节理倾角及连通率对岩体强度、变形影响的单轴压缩试验研究

 利用含一组张开预置裂隙石膏试件的单轴压缩试验,系统地研究节理组的产状和节理连通率的连续变化对张开断续节理岩体单轴压缩强度和弹性模量及应力–应变曲线的影响。试验研究发现：(1) 随着节理连通率的增大,应力–应变曲线的延性增强,由单峰曲线变为多峰曲线;(2) 在节理倾角不变时,随着节理连通率的增大,岩体的峰值强度和弹性模量都逐渐降低,且二者变化规律不完全相同,可采用不同幂函数的倒数来表示,其系数与节理倾角有关;(3) 当节理连通率不是很大时,岩体的峰值强度和弹性模量随节理倾角的变化规律大致相同,节理倾角为90°时岩体峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为30°和60°时岩体的峰值强度和弹性模量最低,出现2个极小值。当节理连通率较大时,节理倾角为90°时岩体的峰值强度和弹性模量最高,节理倾角为45°时岩体的峰值强度最低,节理倾角为0°～60°时岩体的弹性模量都很低。对试件破坏过程的进一步分析表明,上述岩体宏观力学特性随节理倾角和连通率的变化规律,与预制节理的闭合摩擦、岩桥内拉伸和剪切裂纹产生及与预制节理组合形成宏观组合破坏面等细观损伤力学机制密切相关。     

大型托换钢桁架钢管混凝土柱节点力学性能研究

为了研究新建呼和浩特火车东站大跨度屋盖结构钢桁架-钢管混凝土柱关键连接节点受荷安全性,基于混合尺度分析方法,构建了数值模型,研究其破坏模式与滞回特征。探讨Drucker-Prager Cap材料模型进行混凝土滞回分析的可行性,并据此进行钢-混凝土组合对比模型构建,分析内填混凝土与否及内填混凝土强度等级高低对节点力学性能...     

水平旋喷固结体力学性能试验及分析

对在通常旋喷参数条件下形成的水平旋喷固结体进行了多种试验，包括无侧限抗压试验、劈裂抗拉试验、点荷载试验等，得到无侧限抗压强度、抗拉强度、抗压强度软化系数，变形模量，粘聚力和内摩擦角等水平旋喷固结体的物理力学指标，并讨论了变形模量，抗拉强度和无侧限抗压强度之间的关系。     

接缝简化模型及参数对面板堆石坝面板应力及接缝位移的影响研究

通过大量的三维面板堆石坝有限元分析,研究不同止水结构形式对面板堆石坝面板应力和接缝位移的影响.在此基础上,建议简化的面板堆石坝接缝模型,简化模型具有简单的表达形式和较少的参数,方便面板堆石坝的有限元计算分析,可满足精度要求.通过对简化模型参数进行敏感性分析,建议简化模型参数取值范围和改善面板应力的工程措施.     

握裹力对加筋水泥土墙承载性能影响的试验研究

根据对加筋水泥土梁承载特性的试验研究 ,得出加筋水泥土梁随型钢锚固程度不同可能存在两种破坏模式 :在锚固充分的情况下表现为水泥土体的剪切破坏和在锚固不足的情况下表现为型钢与水泥土间的握裹失效破坏 ;型钢与水泥土间的握裹应力随着载荷的增大而增大 ,达到握裹强度后便保持不变 ,且越靠近梁端 ,越迟达到握裹强度。当梁端握裹应力最终达到握裹强度后各点握裹应力全部达到握裹强度 ,荷载的进一步增加将使型钢与水泥土界面发生滑移甚至脱离 ,导致梁体承载能力丧失。握裹强度随着水泥土抗压强度的提高而提高 ,握裹力随型钢与水泥土间握裹面积及锚固长度的增加而增大。     

岩石节理吻合系数及其对节理特性的影响

根据节理表面的接触特性提出了一个节理几何特性的新参数──节理吻合系数 ＪＭＣ。实验显示，节理吻合系数是描述节理孔隙、形变、刚度、剪切强度和水渗导等特性的 重要指标。因此，将节理吻合系数和原有的节理粗糙系数相结合，可以更全面地描述节理的 几何特性，进一步估测岩石节理的水力特性。     

掺合料对轻集料混凝土性能的影响研究

研究了矿物掺合料对轻集料混凝土物理力学性能(干表观密度、抗压强度、劈裂抗拉强度和静压弹模),综合分析了各种性能的影响因素及其作用规律,寻求轻集料混凝土的强度提高措施以及轻集料混凝土的配制技术,为制备轻集料混凝土提供了重要的参考依据。     

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。     

岩石物理力学性质对断裂附近地应力场的影响

应用离散元方法模拟研究了断裂两侧岩石的物理力学性质(包括岩石内摩擦角、弹性模量、泊松比、粘聚力等)对其附近地应力场的影响。这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响，它们的改变均能使主应力方位和量值发生变化。而且，岩石物理力学性质的影响与断裂力学性质、边界条件等的影响是互相联系的。分别研究了单一断裂和复合断裂模型，在复合断裂模型中，断裂两侧岩石的弹性模量对应力变化的影响最大。