【摘 要】
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原生矿柱及岩质边坡等岩体工程常遇到X型节理岩体,其节理裂隙等软弱面对岩体的变形及强度往往起控制作用。同时,采场爆破、岩爆、矿震等应变率效应下岩体失稳事故时有发生,准确认识X型节理岩体在应变率效应下的强度与变形特性对岩体工程稳定性评价至关重要。本文利用砂浆制作不同几何特征的X型节理岩体相似材料试件,在静、动荷载条件下,结合数字图像相关(DIC)、超声波检测等测试技术,对试件表面全场应变与超声波声学参
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原生矿柱及岩质边坡等岩体工程常遇到X型节理岩体,其节理裂隙等软弱面对岩体的变形及强度往往起控制作用。同时,采场爆破、岩爆、矿震等应变率效应下岩体失稳事故时有发生,准确认识X型节理岩体在应变率效应下的强度与变形特性对岩体工程稳定性评价至关重要。本文利用砂浆制作不同几何特征的X型节理岩体相似材料试件,在静、动荷载条件下,结合数字图像相关(DIC)、超声波检测等测试技术,对试件表面全场应变与超声波声学参数进行分析,比较不同加载速率下岩体的起裂模式与破坏形态,根据试验测试结果深入分析不同加载率条件下岩体力学行为及宏细观损伤演化特性,查明X型节理干涉效应及加载率效应对岩体力学特性的影响规律。基于岩体损伤理论结合断裂力学及应变能理论,运用组合模型方法,考虑加载率效应、岩体宏细观复合损伤构建出X型节理岩体动态等效弹性模型,将理论计算结果与X型节理岩体试验结果比较,两者一致程度较好,证实了理论模型的可行性。主要成果包括:(1)X型等长节理岩体的初始损伤D0明显大于X型主次节理岩体,试件的初始损伤随着次节理倾角的增大呈现先增大后减小的趋势,并且考虑X型节理间相互干涉效应后的初始损伤值要高于单纯把两条节理的初始损伤简单叠加的结果。(2)对超声波横波声学参数进行快速傅里叶变化得到其频域,并将频谱提取出来获取信号的频率结构,发现试件破坏前后呈现出低频率向高频率迁移的趋势。(3)针对自然界大量存在的共轭X型交叉节理岩体,基于能量学理论建立了反倾向X性节理岩体动态等效弹性模型,该模型同时考虑了X型节理间相互干涉效应引起的初始损伤变化及翼型裂纹扩展所产生的岩体附加损伤,克服了现有本构模型的不足。
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