不规则柱状节理岩体卸荷力学特性试验研究

来源 :田梦婷 | 被引量 : 0次 | 上传用户:adfda
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柱状节理是常见于玄武岩中的一种原生张性破裂构造。由于柱状节理的存在,完整岩块被切割成规则或不规则的棱柱型块体,形成柱状节理岩体,其内部富含多组节理切割面及微裂隙,在开挖前紧密咬合,具有较好的力学性质;但开挖后易错动滑移,力学性质迅速劣化,具有显著的卸荷松弛特性。本文采用室内物理模型试验和理论分析相结合的方法研究不规则柱状节理岩体卸荷力学特性,主要研究成果如下:(1)针对单一柱状节理通过法向卸荷试验研究其法向卸荷变形特性,研究结果表明:卸荷条件下粗糙岩石节理试件出现显著的法向扩容现象,在两级法向应力作用下,剪胀角随节理粗糙度的增大而增大,随法向应力的增大而减小;剪胀位移随着法向应力的增大而减小;卸荷破坏时的剪胀角随节理粗糙度整体变化趋势相似,呈“N”形,且卸荷破坏时的剪胀角和剪胀位移均大于卸荷前的剪胀角和剪胀位移;粗糙岩石节理试件法向卸荷试验峰值强度随节理粗糙度JRC的变化趋势呈倒“V”形;同时获得了粗糙岩石节理试件在法向卸荷试验中的两种典型破坏模式,即节理表面凸起体不完全剪切破坏和节理表面凸起体完全剪切破坏两种。(2)针对具有不同柱体倾角β的不规则柱状节理岩体试件进行单轴压缩和常规三轴压缩试验,得到了加载条件下不规则柱状节理岩体抗压强度和变形模量随柱体倾角的变化趋势均呈“J”形曲线;同时获得了不规则柱状节理岩体单轴和常规三轴压缩条件下的三类典型破坏模式,即:垂直柱状节理的剪切破坏(β=0°)、沿柱状节理面的滑移破坏(β=15°~75°)、沿柱体的压裂破坏(β=90°)。(3)针对具有不同柱体倾角β的不规则柱状节理岩体试件,在其单轴压缩和常规三轴压缩试验基础上开展卸荷试验研究,得到卸荷应力-应变曲线,在此基础上对不规则柱状节理岩体卸荷力学特性及其破坏模式进行分析,结果表明:不规则柱状节理岩体卸荷峰值强度随柱体倾角呈“J”形变化规律;在β=0°~30°、75°时,易发生体积扩容现象,β=60°、90°时,易发生体积压缩现象。同时获得了不规则柱状节理岩体试件卸荷条件下的三类典型破坏模式和加载条件下的破坏模式类型相同。(4)针对两种加载条件下不规则柱状节理岩体试件,将其破坏模式、变形特性和力学特性进行对比得到:卸荷条件下不规则柱状节理岩体试件破坏模式同加载时相同,但略有差异;同时卸载条件下的体积应变较常规三轴压缩条件下有所减小,仅当柱体倾角β=75°时,体积应变为增大;在不同柱体倾角下,不规则柱状节理岩体试件卸荷试验的粘聚力c和内摩擦角φ较常规三轴压缩试验而言有所差异。
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