岩石动静态参数间关系的研究

岩石由矿物颗粒组成,内部存在弱面、裂隙等结构,并非线弹性材料,动静态参数之间并没有确定的力学关系.含有大量裂隙的砂岩、煤等软弱岩石,动态模量大于平均模量;大理岩的动态模量大于变形模量,但与平均模量的关系较为复杂;火成岩及其变质岩,动态模量可以小于变形模量.动态泊松比对波速极端敏感,与静态参数没有明确的关系.现场取回岩块已经卸载、脱水,岩样加工也会对材料产生损伤,内部出现张开裂隙,超声波速度降低.如某大理岩矿岩墙端头所测纵波速度的平均值就大于室内岩样纵波速度的最大值,因而以岩体与岩样纵波速度的比值评价岩体完整性将偏于不安全.     

实验方法推估台湾地区岩石变形模量研究

为了对无法进行现场试验却又必须决定岩体的变形模量,探讨台湾地区的岩石共分沉积岩层中的砂岩、页岩、粉砂岩、砂页岩互层、泥岩等五类及变质岩层中的石英云母片岩、片麻岩、硅质片岩、绿色片岩、黑色片岩、大理岩、板岩、角闪岩、石英岩、燧岩、变质砂岩等11类岩石的变形性,利用现场孔内变形试验(ElastmeterTest)所得的参数,与室内动弹性试验(DynamicElasticModulusTest)及静弹性试验(StaticElasticModulusTest)所得的参数,整理分类以作为台湾地区地层、岩性的变形性工程参数数据库,并比较其相互间关系。最后推估得到沉积岩的变形模量及其弹性模量随着地质年代增长而有增加的趋势,而大理岩的变形模量明显高于大南澳片岩层的石英岩、石英云母片岩、片麻岩以及白冷层的板岩。     

盐岩损伤测试中卸载模量研究

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统,对盐岩和大理岩进行了单轴压缩下的7级加卸载试验和低周循环加卸载试验测试,对盐岩和大理岩的卸载模量进行了探讨。低周循环试验加载波形采用正弦波,频率1Hz,循环应力幅值小于其平均抗压强度,单级应力幅值为30个振动循环。通过试验,得到了盐岩应力应变滞回环均为条带状,大理岩则均为尖叶状;盐岩在加卸载部位具有较大不可逆变形,对应弹性响应较慢,大理岩则反之;盐岩卸载模量变化趋势受加载测试方法影响较大,而大理岩在2种试验条件下得到的卸载模量变化趋势相似;加载应力幅值比加卸载循环数对盐岩不可逆变形增量影响更加显著。损伤变量研究结果表明,利用低周循环加卸载方法测试具有显著时间效应变形岩石的损伤弹性模量,能更真实反映其损伤特征。     

高温作用后混凝土力学性能试验研究

混凝土试样经历200～1 000℃高温作用后,用洒水冷却或自然冷却,利用RMT-150B岩石力学试验系统对其进行巴西劈裂和单轴压缩试验.研究其纵波波速、抗压强度、抗拉强度、平均模量以及极限应变等与经历高温之间的关系.试验结果表明,试样抗压强度、抗拉强度、平均模量、纵波波速随温度的升高而降低,峰值应变则随温度的升高而增大;抗拉强度、抗压强度与温度的关系用指数函数表征,平均模量与高温的关系用乘幂函数表征;纵波速度与强度、平均模量成正相关,具有一定的统计关系.冷却方式对抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征影响不明显.试验结果为预测和评估混凝土火灾后的稳定性和安全性以及修复加固设计提供参考依据.     

各向异性岩体超声波测试试验研究

以厦门海底隧道为工程背景,开展一系列声波测试工作,研究了岩样内部裂隙及岩样致密性对声波参数的影响。研究表明:岩样内部的裂隙会对横波产生阻波效应,使横波波速在阻波效应发生的方向上波速明显降低,而对纵波波速则影响不大;松散的内部结构引起的几何弥散效应、反射等现象,不仅使横波和纵波的波速明显减小,而且会降低纵波的主频和振幅。     

西南地区坝基深部玄武岩工程地质特性研究

受自身高强度和形成条件影响,西南地区玄武岩深部岩体具有几何尺寸上的不完整性和力学特性上的似完整性,同一位置采用不同指标划分岩体结果不同.鉴于现有测试手段和评价方法,深部玄武岩工程地质特性研究具有相当难度.岩体透水率、纵波波速等指标能较好反映岩体工程特性,其测试方法相对简便,且与岩体力学参数有较好的相关性,故可用于深部玄武岩结构、风化、卸荷划分,利用纵波波速、吕荣值与变形模量的相关性推算深部岩体变形参数,辅以室内试验,最终综合评价深部玄武岩.以西南某水电站坝基玄武岩为例,综合坝址区平硐、钻孔纵波速度、吕荣值、力学参数等指标获得坝基岩体质量分级方案,并进行岩体划分,为该水电站建基面选择提供依据.     

基于声波速度及岩块强度的开挖扰动区岩体力学参数预测

针对目前在水利水电工程中开挖扰动区的岩体力学参数取值问题,将岩体的声波速度与岩体质量指数Q、岩体分类指数RMR及地质强度指标GSI联系起来,并将声波速度引入到广义Hoek-Brown强度准则中,建立了由岩体声波速度及岩块单轴抗压强度预测开挖扰动区岩体的变形及强度参数的方法.利用三峡工程永久船闸边坡开挖扰动区的检测参数,结果表明,基于Hoek-Brown准则由声波速度及岩块强度预测的岩体变形模量与实测结果基本吻合,本方法可预测开挖扰动区的岩体力学参数.     

河口村水库坝肩灰岩力学特性试验研究

从河口村水库坝肩取样制备完整的和含裂隙的灰岩试样,利用TAW-2000岩石三轴仪对制备的岩样进行不同围压下的岩石三轴压缩试验,得到了完整和裂隙灰岩在不同围压下的应力-应变曲线及其变形、强度和破裂特性规律。试验中,裂隙面与最大主应力夹角为0°~80°,围压为5~15 MPa。试验结果表明:完整灰岩的峰值强度和变形模量随围压的增大而增大,并且呈线性关系;裂隙灰岩在三轴压缩下有两种破坏形态,分别为穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移破坏;裂隙灰岩的强度和变形特性及破坏特征受裂隙面倾角θ的影响很大,当θ60°时,沿裂隙面滑移破坏,当θ≤60°时,穿裂隙面破坏;其中穿裂隙面破坏的灰岩与完整灰岩均为岩体材料的破坏,并且与完整灰岩的破坏形态和强度变形特征相似。     

白云鄂博铁矿矿岩可爆性分级

根据矿山岩体裂隙参数，纵波速度，爆破漏斗试验确定的炸药单耗和钻机的穿孔速度对矿岩的可爆性作出了客观的评价和分级，为矿山选择合理的爆破参数及制定爆破定额等提出了理论依据。     

岩芯卸荷扰动的声学敏感性试验研究

国内外学者广泛认为原位岩体的纵波波速小于其中岩块的波速,且岩体愈破碎小得愈多.这是将岩体与岩块纵波波速比的平方定义为岩体的完整性系数并写入现行规范的认识基础.然而在部分工程围岩声波测试中却发现,用通常手段得到的大部分岩体的测井波速反而大于岩芯波速.本文围绕声波速度、岩性、坚硬程度、裂隙特征、胶结程度、完整程度、地应力情况对某地铁隧道工程基岩20余个钻孔150余块岩芯进行多种手段的对比研究和综合分析,探讨了岩芯卸荷扰动的声学敏感性及其影响因素.     

不同频率循环荷载下大理岩动力学特性试验研究

利用MTS 815岩石力学试验系统,对大理岩进行了单轴压缩和不同振动频率、不同动应力幅值的循环加卸载试验,探讨循环荷载的振动频率和动应力幅值对大理岩的动弹性模量和动泊松比的影响.研究结果表明,在不同应力幅值的循环荷载作用下,大理岩的动应力-动应变曲线不完全重合,形成了滞回环;随着动应力级别的提高,滞回环面积增大,能量耗散增加;随着循环周次的增加,累积不可逆变形增大.当动应力幅值的范围分别处在岩石弹性变形阶段和塑性变形阶段时,振动频率和动应力幅值对动弹性模量和动泊松比的影响不同.随着循环应力级别的提高,动弹性模量减小,而动泊松比呈现出逐渐增加的趋势;当动应力幅值处在岩石的屈服点以上时,随着振动频率的增大,动泊松比增加、动弹性模量减小.     

Dynamic response and failure behavior of rock under static-dynamic loading

Dynamic response and failure behavior of rock under static-dynamic loading were studied. The effects of initial static load on the total energy dissipated during the failure process of specimen were analyzed. To simulate the engineering situation that in-situ rock experienced and obtain the dynamic loading with an intermediate strain rate, a low cycle fatigue load with the frequency from 0.5 to 5 Hz was adopted by servo-controlled Instron material testing system. The results show that the obtained strain rate increase with the increase of load frequency. The initial static load has great influence on both the energy and dynamic response of rock. Both the energy and the maximum failure load Pf decreases with the increase of initial static load. Pf under the static-dynamic loading is larger than that under only the static loading but less than that under only the dynamic loading. The load-displacement curves become nonlinear as the pre-added static load reaches the transition point which is about one third of static strength. With the increase of initial static load, Young‘s modulus decreases and poisson ratio increases. It shows that rock has a lower strength and a tendency to soften under a higher initial static load. Rock may be broken more easily static-dynamic loading than under only the dynamic loading. The proposed method is useful in the investigation of constitutive relationship and failure behavior of rock under quasi-dynamic loading.     

Experimental and numerical investigations on the tensile mechanical behavior of marbles containing dynamic damageOA

To investigate the degradation mechanism of static tensile mechanical behaviors of marble containing dynamic damage, multiple impact loading tests were performed on the disc marble samples, and then static Brazilian tests were conducted for the damaged samples. Besides, coupling modeling technology of finite difference method(FDM)—discrete element method(DEM) was used to carry out the numerical investigation. The results show that after multiple impacts, more white patches appear on the surface,...     

高温状态下大理岩力学性能实验研究

采用电液伺服材料力学试验系统对常温~800℃高温作用下大理岩的力学性能进行了研究,考察了大理岩的全应力-应变曲线、峰值应力σp、峰值应变pε、弹性模量E等量的变化特征。结果表明:随受热温度升高大理岩的峰值应力和弹性模量不同程度上渐次降低,尤其是在不同温度段岩石强度降低具有突变性,而峰值应变不同程度渐次增长。800℃时大理岩的延性明显增强,应力达到峰值后,应变仍表现出缓慢增加特性,但最终大理岩破坏方式仍以脆断为主。研究结果一定程度上反映了大理岩在温度作用下内部结构变化的特征,可为相关岩体工程设计与研究提供参考。     

真三轴压缩下大理岩强度、变形与损伤特征数值

为研究真三轴条件下岩石的力学行为,采用离散元颗粒流程序,探析不同应力路径下大理岩试样的变形破坏过程、微裂纹演化机制及其中间主应力效应。结果表明：平行黏结模型能较准确地反映大理岩真三轴压缩下力学特性和破坏模式;中间主应力对峰值强度、弹性模量、破坏角和破坏模式演变的影响较为显著;八面体理论可较好地拟合出大理岩真三轴压缩中的破坏应力,所得的破坏强度包络线具有明显线性特征;结合应力-应变曲线形状,该大理岩在压缩过程中裂纹扩展可划分为4个阶段,即线弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段及峰后破坏阶段;随着中间主应力增大,应力-应变曲线峰后段的脆性破坏特征变强,试样从拉伸破坏向拉剪混合破坏转变,且中间主应变符号由拉转向压,岩石损伤演化与中间主应力间呈现出“对勾”型趋势。     

一种双轴岩石平面应变仪的改进和应用

改进制作了一种双轴岩石平面应变实验装置,并自行设计制作了侧向加力器。该装置不仅能施加合适的围压,而且能在实验过程中动态监控围压的变化。对砂岩的实验测试研究表明,这种改进后的双轴岩石平面应变仪能更好地模拟岩石平面应变的条件,具有较好的实用性。     

超高韧性水泥基复合材料的波传播试验研究

为了研究超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）中应力波的传播特性,采用Hopkinson杆加载UHTCC试件,测得UHTCC在0.2、0.3、0.4、0.5 MPa冲击气压下的应力波信号. 通过对比入射杆波形,验证相同加载条件下加载波形的一致性. 分别采用两点法和峰值法计算每种冲击气压下UHTCC中应力波的波速,结果显示,两点法适用性较广,计算结果较稳定,利用峰值法测波速则需要入射杆和试件波阻抗相近. 计算结果显示,UHTCC中应力波波速、衰减系数随冲击气压均无明显变化,平均波速为3.060 km/s,平均衰减系数为2.777 m^?1. 可以利用朱-王-唐本构模型参数表达材料中应力波的波速和衰减,也可以利用实测的波速和衰减系数将UHTCC的朱-王-唐冲击本构模型表示为只含单个准静态参数的方程,从而提供通过试验直接确定UHTCC动态本构的方法.     

Establishing time-dependent model of deformation modulus caused by bedrock excavation rebound by inverse analysis method

Rock rebound relaxation deformation,or even rock burst,caused by the excavation of dam base and abutment or high rock slope affects their stability and results in the fall of mechanical properties of the rock.So an inverse analysis method was proposed in this paper to establish the time-dependent model of deformation modulus caused by excavation rebound.The basic principle is based on the combination of observed data of the excavation rebound deformation of dam abutment or rock slope,and the calculated rebo...