【摘 要】
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随着岩体工程不断向深部发展,其所处的地质和应力环境变得更为复杂,这需要对深部岩石的力学性质及破坏机理进行更深入的研究。岩石脆-延性转化为地下工程开挖后岩石力学性质
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随着岩体工程不断向深部发展,其所处的地质和应力环境变得更为复杂,这需要对深部岩石的力学性质及破坏机理进行更深入的研究。岩石脆-延性转化为地下工程开挖后岩石力学性质变化的逆过程,但目前在室温下对岩石脆-延性转化机理的研究还是比较少,所以有必要对岩石脆-延性转化进行进一步研究,本文主要研究工作与成果如下:(1)在不同围压下对两种大理岩(广西贺州大理岩和北京房山大理岩)共进行了五组常规三轴压缩试验,用于研究围压、应变率、加载控制方式和岩石类型对大理岩脆-延性转化的影响。采用扫描电子显微镜对实验后的试样进行微观观察以及波速的测量,来研究大理岩脆-延性转化的力学机制。(2)依据常规三轴压缩试验结果,发现在本文所研究的影响因素中,围压是大理岩脆-延性转化的主要影响因素,随着围压的增加大理岩的脆性特征减少,延性特征增加。采用应力-应变曲线屈服平台的对应的轴向应变量作为判别大理岩脆-延性转化的标准。(3)研究了不同应变率对大理岩脆-延性转化和力学性质的影响,发现在大理岩脆性破坏的围压范围内,本文实验所采用的应变率对大理岩脆-延性转化并没有影响,在大理岩发生脆-延性转化的围压范围内,低应变率会促进大理岩发生脆-延性转化。在本文实验所采用的应变率对大理岩的强度、弹性模量、泊松比等力学特性并没有影响。在高围压下,采用两种控制方式获得的应力-应变相类似,但是采用环向变形控制得到屈服平台更平缓.(4)在相同围压下北京房山大理岩的强度、弹性模量和泊松比明显大于广西贺州大理岩,而广西贺州大理岩比北京房山大理岩更容易发生脆-延性转化,广西贺州大理岩在较低围压下就完成脆-延性转化,北京房山大理岩由脆性断裂到延性流动的转化过程经历一个半脆性的过渡过程。(5)通过在电子扫描显微镜对实验后试样进行观察,并结合试样不同围压下的变形特征和实验前后试样波速的变化情况,提出围压影响大理岩脆-延性转化的力学机制为:围压抑制局部破坏的发生,从而使大理岩发生局部破坏到整体性破坏再到整体性变形的转化。在低围压下,大理岩晶体颗粒之间摩擦力较小,局部晶体发生沿晶破坏形成微裂纹,微裂纹扩展形成宏观剪切面,破坏发生在局部。在高围压下,大理岩晶体颗粒之间摩擦力增加,更多的晶体颗粒发生沿晶破形成微裂纹,不再集中在局部剪切带上,宏观表现为出现较大永久性变形。
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