【摘 要】
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在含柱状节理岩体地区的工程建设过程中,对岩体进行开挖时会引起工作面处柱状节理岩体的应力释放,使得岩体内部裂隙扩展贯通,导致岩体承载能力降低,极易发生松弛和开裂,形成垮塌事件,威胁施工安全。早先对于柱状节理岩体的研究多为加载条件下的力学特性研究,对于其在卸荷条件下的力学特性研究还较少。本文通过类岩石材料制作不同节理倾角的柱状节理岩体试件,并进行不同初始围压和卸围压速率下的三轴卸围压试验,研究其在不同
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目岩崩锁固段失稳过程及其机理（42107191）；
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在含柱状节理岩体地区的工程建设过程中,对岩体进行开挖时会引起工作面处柱状节理岩体的应力释放,使得岩体内部裂隙扩展贯通,导致岩体承载能力降低,极易发生松弛和开裂,形成垮塌事件,威胁施工安全。早先对于柱状节理岩体的研究多为加载条件下的力学特性研究,对于其在卸荷条件下的力学特性研究还较少。本文通过类岩石材料制作不同节理倾角的柱状节理岩体试件,并进行不同初始围压和卸围压速率下的三轴卸围压试验,研究其在不同条件下的力学特征、能量演化特征和声发射特征,得出以下结论:（1）基于柱状节理岩体试件室内试验结果,对卸围压条件下柱状节理岩体力学特征、变形特征和破坏模式进行分析。结果表明,随着初始围压的提高,柱状节理岩体试件的峰值强度和弹性模量逐渐增大;随着节理倾角的增大,试件的峰值强度及弹性模量均呈先减小后增大的“U”型趋势;卸围压速率越高,柱状节理岩体试件的承载能力越低,试件的破坏形式更接近单轴压缩试验的破坏特征;Mohr-Coulomb强度准则、Mogi-Coulomb强度准则和Hoek-Brown强度准则均可以较好描述柱状节理岩体试件主应力之间的关系,且Mohr-Coulomb强度准则的拟合效果最好。（2）根据能量计算原理,探究不同条件下柱状节理岩体的能量演化规律,结果表明:随着初始围压的升高,柱状节理岩体试件达到峰值强度时各能量值均呈现增大趋势,弹性能所占比重逐渐减小,耗散能所占比重逐渐增大;随着节理倾角的增大,柱状节理岩体试件随着节理倾角的增大,BIM值呈先增大后减小的趋势,说明在0°和90°节理倾角条件下试件的脆性特征更加明显;随着卸围压速率的提高,试件中各能量值均呈减小趋势,弹性能峰值出现的越早。（3）基于不同条件下柱状节理岩体三轴卸围压试验的声发射演化特征,分析得出规律如下:随着卸荷初始围压的增大,柱状节理岩体试件的声发射振铃计数率最大值与声发射振幅最大值均呈现增大趋势,并且其最大值出现时间的滞后效应更加明显;随着节理倾角的增大,声发射振铃计数率以及声发射振幅的最大值呈先减小后增大的“U”型趋势;随着卸围压速率的增大,试验过程中柱状节理岩体试件的声发射振铃计数率最大值呈现增大趋势且最大值出现的时间越早;以Hurst指数达到0.8为试件破坏的前兆特征,实现对柱状节理岩体三轴卸围压条件下失稳破坏的前兆预测。
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