摘要：以光敏树脂为原材料设计制作了不同裂隙倾角的3D打印岩体试样,开展了单轴压缩试验并结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术对试样破坏模式、力学特性、能量演化和破裂机制进行分析。结果表明:单轴压缩荷载下,试样在预制裂隙端部萌生剪切裂纹或张拉裂纹,预制裂隙角度对试样破坏模式影响显著;试样应力应变曲线分为4段:压密、弹性变形、塑性变形和破坏段;试样峰值应力和弹性模量在裂隙倾角22.5°和90°时分别取得最小和最大值;试样能量演化曲线分为5段,即压密耗能、线性储能、能量跳跃积聚、弹性应变能释放和能量耗散段;加载初期试样存在不均匀应变区域,随着荷载增大,高应变带有规律地出现;试样上下翼起裂角相近且随预制裂隙倾角增加而有规律地减小;试样畸变能越大,承载能力越差。

摘要：采用数值方法模拟硬岩的三轴压缩试验,应用4个本构模型,即Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型、应变软化模型及考虑变形模量劣化的应变软化模型,研究中主应力对均质及非均质硬岩破裂机制的影响。结果表明:不论是均质还是非均质岩体,中主应力对采用Drucker-Prager模型的岩体强度影响较大,而对采用其他本构模型的岩体强度影响不大;当非均质岩体采用Mohr-Coulomb模型或Drucker-Prager模型时,中主应力对岩体破坏过程影响不大,但对其破坏模式有较大影响;当非均质岩体采用应变软化模型时,中主应力对岩体破坏过程及其模式均有较大影响。针对工程算例,采用不同的本构模型获得的均质或非均质岩体强度相差很大,除Drucker-Prager模型外,同一本构模型的均质岩体强度远大于非均质岩体。实际工程岩体对中主应力的响应是不同的,故在地下结构设计过程中应根据岩体特性选择合理的本构模型以保证工程安全。

摘要：在花岗岩地层中开挖隧道时会引起围岩的变形破坏,多表现为岩爆、板裂、塌方等形式,通过室内单轴和三轴压缩试验能得到花岗岩的宏观力学参数及其渐进破坏机制。室内岩石试验可以从宏观角度分析花岗岩的破坏本质,而通过PFC2D离散元软件模拟室内单轴及三轴试验,则可以从微观方向研究分析花岗岩的破坏过程。本文以港珠澳大桥连接线南湾隧道工程为背景,综合采用室内岩石力学试验和离散元数值模拟方法,从宏观、微观两种角度对不同围压条件下花岗岩的宏细观力学参数、破裂机制及其形状效应进行了对比分析,全面的研究分析了花岗岩的变形破坏本质。研究结果表明:①数值模拟与室内试验所得的结果,无论是宏观力学参数还是最终破坏形态均较为接近;随着围压的增大,岩石的峰值强度增加、弹性模量基本不变;随着试件长径比L/D增大,岩石峰值强度减小、弹性模量增大。②采用基于相对轴向应变和单位面积裂隙数量的统计方法,能更加合理分析岩石微观渐进破裂机制;随着试件长径比L/D增大,岩石最终破坏形态逐渐从张拉破坏转变为剪切破坏;当L/D=1.0时单位面积内最终裂纹数量最大,当L/D=2.0时剪切裂纹所占比例最大。③随着岩石试件长径比L/D的增大,其峰值强度有所减小且受围压影响明显,弹性模量也明显的增大但与围压的关系不显著。④通过分析裂隙数量与应变关系可知,在不同围压条件下,岩石内部裂隙数量随着轴向变形的增加呈现"S"型曲线增长,当轴向变形接近峰值应变时裂隙出现突变增长,且仅当围压较小时最终裂隙数量趋于收敛。⑤随着试件长径比L/D的增大,岩石破坏时单位面积内裂隙数量逐渐减少,且减小速度增快。总的来说,岩石试样的形状改变对花岗岩的整体峰值强度和弹性模量有着明显的影响,因此,室内试验中应合理设计岩石试样的形状,以获取准确的岩石强度和力学参数。

摘要：针对锦屏二级水电站引水隧洞赋存于高地应力环境的特点,对隧洞内的大理岩开展常规三轴压缩试验及峰前、峰后卸围压试验,通过试验数据对比分析,研究大理岩的强度变形特征及破裂机制。主要研究成果:(1)大理岩峰值强度与实时围压关系密切,应力路径不同、实时围压相同时,峰值强度相同。(2)围压效应明显,峰值强度随初始围压增加而增加;相比三轴加载试验,峰前卸围压试验峰值强度降低约19.5%,峰后卸围压试验规律不明显,而峰后卸围压试验达到峰值强度时的围压值约占初始围压值的97.2%,峰前卸围压试验结果较离散。(3)相比三轴加载试验,峰前卸围压试验c值降低约27.5%,φ值提高约22.6%,而与此相反,峰后卸围压试验c值增加约13.7%,φ值降低约6.5%,表明大理岩抗破裂的主控因素峰前卸围压试验由摩擦力控制,峰后卸围压试验由黏聚力控制。(4)峰后卸围压试验自卸荷点开始出现明显的应变平台,表现为理想塑性变形。(5)峰前卸围压试验的体积应变自卸荷点开始出现明显的转折点。(6)三轴压缩试验和峰后卸围压试验,大理岩的破坏模式主要为单一剪切破坏,随着围压增加,剪切破裂面端口的粗糙程度降低;峰前卸围压试验的破坏模式为:低围压时的劈裂破坏～中等围压时的"X"型共轭剪切破坏～高围压时的单一剪切破坏。这些研究结论揭示了锦屏大理岩加、卸载应力路径下的力学特性差异,可为西部深埋引水隧洞的开挖、支护设计及稳定性分析提供理论参考。

摘要：向家坝水电站左岸坝基开挖过程中揭露出挤压带,该挤压带砂岩岩体质量差,其显著的蠕变变形对水工建筑物的安全稳定性不利。利用CSS–3940YJ型岩石剪切流变试验机,对挤压带含弱面砂岩进行剪切蠕变试验。试验结果表明:该岩石蠕变量大,破坏前剪应变为1.73%～8.05%,具有显著的延性特征,属于典型的软岩。正应力提高了岩石的延性特性。在恒定正应力下,岩石蠕变速率随剪应力水平的增大而增大。基于采集的大量试验数据,采用差分法求得每一时刻的蠕变速率,并利用幂函数对蠕变速率曲线进行拟合,分析表明蠕变稳定所需时间随剪应力水平的增大而增大。通过对破坏断口的分析发现:岩石内部微裂隙随剪应力水平和时间的增长而不断扩展直至贯通,致使岩石发生剪切破坏。该研究成果对向家坝水电站坝基工程有重要参考价值。

摘要：依托金川水电站泄洪洞工程,引入微震监测技术实时在线监测围岩变形破坏,研究泄洪洞围岩微震事件的时空演化特征,采用横纵波能量比E_(S)/E_(P)对金川水电站泄洪洞围岩破裂机制进行研究,将分形-岩石力学理论引入微震监测领域,分析微震在时间和空间上释放能量的分形维数演化规律。通过对分形维数的演化规律,现场勘察和常规监测数据进行比较分析,揭示分形维数与围岩在时间和空间上的大变形之间的关系:在变形发生前岩体的微震能量分形维数在时间和空间上都会出现降维现象,这可以作为预警前兆信号。

摘要：为探明碳化对混凝土细观破坏机制的影响,开展了不同碳化程度混凝土的单轴压缩试验,并记录了混凝土破裂过程中的声发射信号。在细观尺度上,运用矩张量声发射反演算法(CAE方法)对混凝土的破裂过程进行了分析,得到了混凝土破裂过程的b值及破裂机制。结果表明:碳化与未碳化混凝土的声发射特性存在一定区别,主要表现在声发射事件数量及能量随时间分布规律及绝对量值的差异;而碳化程度在一定范围内的混凝土,差异性相对前者而言较小;碳化程度的加深会导致b值的减小,表明碳化程度与微裂纹相互作用强度间为正相关关系;而碳化程度与混凝土微观破裂力学机理并无相关关系,即各种碳化程度下,破裂均以张拉破裂为主。

摘要：主要讨论在单轴压缩条件下脆性岩石破坏的全过程,分析与破裂机制有关的问题及试验中主要影响因素,使试验结果为工程评价提供准确、可靠的保证。

摘要：深度挖掘声发射的各特征参数,对于研究岩石损伤演化特征、理解岩石破裂机制、预测预报岩体失稳等方面具有重大意义。通过开展单轴压缩声发射试验,对变质灰岩的损伤破裂机制进行深入研究。研究表明:变质灰岩具有显著的硬脆性,试验过程中AE事件数、振铃计数与能量均呈现出初始较小—缓慢增长—急剧增长—缓慢增长的相似变化趋势;AE事件时空定位结果显示,在试验加载初期,岩石内部AE事件较少,随着荷载增加,AE事件首先在岩样上端部积聚,然后逐渐向中部扩展,直至贯穿试样底部,AE定位结果与岩样的破坏特征相符;通过AE监测技术可以研究岩石在加载全过程中的裂纹起裂、成核、扩展、交汇贯通的破裂过程,对于研究岩石的损伤破坏全过程具有指导意义。