摘要：为了揭示裂隙型空心圆柱体在中低应变率应力扰动作用下的破裂演化特征及细观力学机制,探究地下工程中常见的孔洞–裂隙组合型岩体的破裂和失稳物理过程,设计4种不同预制裂隙角度的空心圆柱体试样,采用GCTS-RTR 2000岩石力学试验系统,实时声发射监测和试验后CT扫描相结合的手段,研究预制裂隙方位对岩石在多阶段增幅疲劳荷载作用下的结构劣化特征及岩桥断裂模式。试验结果表明:(1)随着裂隙角度的增大,岩石的疲劳强度、体积变形以及疲劳寿命逐渐增大,且体积变形增长速率越来越快,基于不可逆轴向应变,提出一种描述岩石疲劳损伤的两阶段损伤演化模型。(2)岩石破裂过程中声发射振铃数及能量变化受裂隙角度影响,累计振铃计数与累计能量计数随着裂隙角度的增大而增加,岩石在应力幅值突然增加时刻的累积损伤要大于疲劳加载阶段。(3)试样疲劳力学试验后的工业CT扫描揭示了岩桥段破裂形成的不同缝网模式,且受裂隙角度影响较大,裂隙网络的复杂程度随着裂隙角度的增加而增大,表明裂隙角度越大,岩石越不容易发生疲劳破坏。试验结果有利于深入理解裂隙型孔洞岩体的疲劳破坏机制,可为应力扰动作用下裂隙岩体巷道开挖设计、围岩稳定性控制及岩体长期稳定性提供必要的理论支撑。

摘要：岩石在荷载作用下会产生破裂损伤,力学特性发生退化。为研究北山花岗岩在三轴压缩状态下的力学特性和破裂演化机制,采用MTS815 Flex Test GT和PCI-2声发射(AE)系统对北山花岗岩试样进行了三轴压缩试验,利用采集的声发射信号分析了试样的破裂演化机制,获得了北山花岗岩变形参数,并拟合得到了MohrCoulomb强度准则参数φ=53.25°,c=32.37 MPa,Hoek-Brown强度准则参数σc=173.23 MPa,mi=32.78,s=1,其中参数mi在低围压区间敏感性较强,在高围压区间拟合效果较好。试验结果表明:北山花岗岩的弹性模量与泊松比均随围压的增大呈非线性增长,当围压超过20 MPa时,泊松比趋于稳定;北山花岗岩三轴压缩应力-应变曲线峰前段主要分为初始压密、弹性变形、裂纹稳定扩展和裂纹非稳定扩展4个阶段;基于体积应变模型和体积应变法求得了各阶段分界点的特征应力,即裂隙闭合应力、起裂应力和裂纹损伤应力,特征应力均随围压增加而增大,起裂应力比为0.56~0.58,闭合应力比为0.32~0.44,损伤应力比0.73~0.87;试样的破坏形态主要为单面剪切破坏,且破裂角随围压增加而逐渐减小,低围压下张性劈裂对岩石破坏具有一定的影响,随着围压升高,劈裂成分逐渐减小破裂面趋于平整。

摘要：阐明页岩初始结构特征、破裂演化规律和破坏模式形成机制,对页岩气储层改造至关重要。鉴于此,开展单轴压缩条件下页岩的在位微米CT试验,研究页岩内部结构特征及其对页岩破裂演化和破坏模式的影响规律。基于试验结果,描述页岩在单轴压缩条件下的内部结构变化,分析基于裂纹体积的页岩破裂演化阶段,量化破坏页岩的三维裂纹发育程度和连通情况,在此基础上,归纳页岩在单轴压缩条件下的2种破坏模式,分析页岩细观矿物分布特征及其对破坏模式的影响。除此之外,根据CT图像识别的矿物分布规律,开展含矿物条带数值试样的单轴压缩模拟试验,揭示矿物条带对页岩破坏模式的影响机制。相关研究成果对页岩破裂机制和矿物增渗机制研究具有重要的参考价值,对页岩气开采方案优化设计具有明确的指导意义。

摘要：为了深入研究白鹤滩坝址区杏仁状玄武岩的破裂变形特征,重新整理室内单轴和三轴压缩试验成果,获取杏仁状玄武岩的应力应变曲线、破坏特征和强度特征,结果表明,杏仁状玄武岩的脆性特征显著,试件最终形成贯穿的从左上延伸到右下的倾角约70°的大裂缝。采用连续非连续的数值分析方法CDEM进行细观数值模拟,确立杏仁状玄武岩的应力应变曲线、破坏特征和裂纹演化特征,结果表明,随着围压增大,试件逐渐从拉剪破坏过渡为剪切破坏。同时利用CDEM模拟圆形洞室开挖过程中的破裂现象,研究成果表明,连续非连续的数值分析方法CDEM在模拟硬脆岩石的渐近破坏方面具有一定优势,数值模拟结果与室内试验结果具有较好的一致性,为进行下一阶段工程尺度的数值模拟奠定基础。