研究节理岩体力学特性与能量演化的主要结论

通过单轴压缩声发射试验,分析不同节理参数对试件强度和变形特性的影响,试件峰值强度、弹性模量与弹性应变随节理倾角呈“U”形分布,在α=60°时达到最小值,表现出强烈的各向异性,随着间距的增大成指数衰减,说明其抗压强度与变形差异减小,峰值应变随节理间距增大,呈线性增长,说明节理间距越大试件的延展性越好,其承载安全性越强。

基于获得的应力-应变曲线试验结果,通过对节理试件能量演化特性的回归分析,表明在峰前阶段弹性应变能为能量分配主体,岩件随着节理间距的减小,节理面间产生更多压缩裂纹以及次生裂纹,裂纹相互作用快速贯通使试件力学性质弱化,用能量演化过程中耗散能与试件吸收能量的关系来量化试件能量损伤,分别得到耗散能与节理倾角、节理间距的演化关系。(www.xing528.com)

通过单轴循环加卸载声发射试验,研究了不同节理倾角试件强度特征,从试件破坏的能量机制对试验过程中能量演化和分配规律展开分析,节理倾角为60°试件各能量值最小,但Ud占比均大于其他试件,说明倾角为60°的试件内部节理与预制节理处应力集中现象明显,节理扩展贯通速度更快,其破坏时所消耗的能量较大,破坏特征比较明显,同时分析了基于试件声发射Kasier效应和Felicity效应及加卸载响应比随循环次数的不同节理倾角试件失稳破坏的前兆规律,发现应力在60%～70%,Kaiser记忆效应基本消失,加卸载响应比下降为1,这可以作为试件破坏失稳的判定依据;采用分析软件RFPA进行了单轴压缩和单轴循环加卸载试验,节理倾角为30°和45°的试件主要发生张拉破坏,其裂纹方向与加载方向一致,裂纹以压拉裂纹为主,节理倾角为60°、75°的试件主要发生剪切破坏或张剪破坏,裂纹以剪裂纹为主,破坏形式主要以沿节理面贯穿到试件右上侧和左下侧,说明剪切裂纹与节理面间贯穿的压拉裂纹共同作用对试件的影响最大,节理倾角为60°的试件强度最低,节理倾角为30°的试件在归一化强度达到0.75时进入裂纹非稳定破裂发展阶段表现出明显的Felicity效应。