岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 1612-1624.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1668

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水、孔洞及层理耦合作用下的千枚岩 巴西劈裂试验研究

张闯1, 2,任松1, 2,张平1, 2,隆能增1, 2   

  1. 1. 重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;2. 重庆大学 资源与安全学院,重庆 400044
  • 收稿日期:2020-11-08 修回日期:2021-03-01 出版日期:2021-06-11 发布日期:2021-06-15
  • 通讯作者: 任松,男,1975年生,博士,教授,主要从事岩土工程及可靠度分析等方面的研究工作。E-mail: rs_rwx@163.com E-mail: xfzhang@cqu.edu.cn
  • 作者简介:张闯,男,1987年生,博士研究生,主要从事隧道工程及岩土力学、岩土工程、隧道工程等方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.52074048,No.51774057)

Experimental study on Brazilian splitting of phyllite under the coupling effects of water, pore and bedding

ZHANG Chuang1, 2, REN Song1, 2, ZHANG Ping1, 2, LONG Neng-zeng1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University, Chongqing 400044, China; 2. College of Resources and Security, Chongqing University, Chongqing 400044, China
  • Received:2020-11-08 Revised:2021-03-01 Online:2021-06-11 Published:2021-06-15
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(52074048, 51774057).

摘要: 千枚岩普遍分布于我国西南地区,地下水、层理、微孔隙以及微裂隙等因素均会在一定程度上削弱其力学特性,进而给相关工程的稳定性问题提出严峻挑战。基于巴西劈裂试验,研究了水、层理以及孔洞共同耦合作用下千枚岩的抗拉强度、能量以及破坏形式。研究表明:抗拉强度随含水率、孔径以及层理角度的增加均表现出逐渐下降的趋势,但是,抗拉强度对含水率、孔径以及层理角度的变化具有不同的敏感性,主要体现为层理角度最为显著,孔径大小次之,含水率最小;不同层理下的抗拉强度具有明显的各向异性,抗拉强度的各向异性度随含水率以及孔径的增加而增加,且其随含水率的增加速率更为显著;能量随含水率、孔径以及层理角度的增加逐渐增加,与抗拉强度的变化规律具有一致性;不同层理下的能量亦表现出明显的各向异性,但其各向异性度普遍大于同等条件下的抗拉强度的各向异性度;试件破坏形式受孔径、层理角度以及含水率等因素的影响,其中,孔洞的存在主要影响裂纹起裂位置,孔径大小主要影响裂纹起裂强度,层理角度主要影响裂纹扩展路径,含水率主要影响裂纹数量。该研究成果对于更加深入地理解岩石抗拉特性以及提升岩土工程稳定性均具一定价值。

关键词: 千枚岩, 层理, 含水率, 孔洞, 巴西劈裂

Abstract: Phylite is widely distributed in southwest of China. Factors such as groundwater, bedding, micro-pores and micro-cracks will weaken its mechanical properties to some extent, thus posing severe challenges to the stability of the related projects. Therefore, in this paper, based on Brazilian splitting test, the evolutions of the tensile strength, energy and failure forms of phyllite under the coupling effects of water, bedding and pore are studied. The results show that the tensile strength decreases gradually with the increase of moisture content, pore diameter and bedding angle. However, the tensile strength has different sensitivities to the changes of them, which is mainly reflected in that bedding angle is the most significant, pore diameter is the second, and moisture content is the least. The tensile strength shows obvious anisotropy under different beddings. The anisotropy of tensile strength increases with the increase of water content and pore diameter, and the rate of increase with water content is more significant. Moreover, the energy increases gradually with the increase of moisture content, pore diameter and bedding angle, which is consistent with the changes of tensile strength. Although the energy under different beddings also presents obvious anisotropy, its anisotropy degree is generally higher than that of the tensile strength under the same condition. The failure form of specimens is affected by pore size, bedding angle and moisture content, among which, the existence of hole mainly affects the crack initiation position, the size of pore mainly affects the crack initiation strength, the bedding angle mainly affects the crack propagation path, and the moisture content mainly affects the number of cracks. This research results are valuable for further understanding the tensile properties of rocks and improving the stability of geotechnical engineering.

Key words: phyllite, bedding, moisture content, hole, Brazilian splitting

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