含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验研究
通过开展含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验,并利用高速摄像系统和声发射(acoustic emission,简称AE)系统监测岩爆过程,探究了不同产状裂隙岩石的破坏模式、强度变形和声发射演化特性,分析了裂隙产状与岩爆过程及弹射动能之间的关系,对比了含裂隙岩石岩爆发生机制与无裂隙完整岩石的差异.有关力学特性的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样破坏模式大体呈现由"内剪外劈"向"Z型斜剪"变化的趋势,裂隙对岩石强度的削弱作用不断增大.当裂隙倾角小于30.时,岩石峰值应力普遍仅为完整岩样的一半左右;小倾角裂隙的长度越大,岩样岩板劈裂现象变得显著,形成岩爆坑略微变大,且强度折减幅度越大,峰值轴向应变相应变小;裂隙位置向临空面靠近会加剧岩板的劈裂效应,塑性阶段普遍会产生较大变形并萌生大量裂纹,当裂隙已出露且切断临空面将不易形成岩爆坑.有关岩爆过程及弹射动能的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样弹射动能呈现先显著降低后小幅回升的变化规律,30.倾角为转变拐点;岩样内部裂隙距临空面越近,裂隙岩样的弹射动能越小;树脂填充裂隙使得岩样弹射动能极大提升,而水泥填充的则无明显提升.有关声发射特征的分析表明,裂隙长度越长,裂隙倾角越小,"平静期"相对岩爆过程的时间占比越大,峰后阶段岩爆瞬间的绝对能量占比越小;若裂隙位置靠近临空面,普遍会形成两个"平静期",AE绝对能量演化曲线也会额外多一次突增;随着裂隙倾角的增大,裂隙岩样b值初期波动阶段的持续时间变长,下降阶段的速率变大,最小b值点与岩爆时刻越相近.大体看来,含裂隙岩石的应变型岩爆发生机制与无裂隙完整岩石是有区别的,其岩爆发生机制主要有剪切破裂型和张拉板裂型两大类.研究成果为裂隙岩石的岩爆灾害发生机制分析、利用声发射手段预警提供了科学依据.
岩爆、岩石、裂隙、声发射、弹射动能
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TU452(土力学、地基基础工程)
中国博士后科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金
2023-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共13页
75-87
