›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (7): 1863-1870.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含交叉裂隙节理岩体单轴压缩破坏机制研究

张 波1, 2, 3,李术才1, 3,杨学英4,王 刚2,张敦福1,杨为民3,李景龙1, 2   

  1. 1. 山东大学 土建与水利学院,济南 250061;2. 山东科技大学 山东省矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地,山东 青岛 266590; 3. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,济南 250061;4. 山东城市建设职业学院 工程管理系,济南 250014
  • 收稿日期:2013-01-15 出版日期:2014-07-10 发布日期:2014-07-11
  • 作者简介:张波,男,1977年生,博士,副教授,主要从事大型结构动力作用及节理岩体加锚力学机理研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金面上项目资助(No. 51379114, 51279095);山东省自然科学基金青年基金资助(No. ZR2012EEQ007);山东省矿山灾害预防控制国家重点实验室培育基地(山东科技大学)开放基金资助(No. MDPC2012KF04,No. MDPC2012KF07);岩土力学与工程国家重点实验室开放基金(No. Z013004)。

Uniaxial compression failure mechanism of jointed rock mass with cross-cracks

ZHANG Bo1,2,3,LI Shu-caiP1, 3,YANG Xue-ying4,WANG Gang2,   

  1. 1. School of Civil and Hydraulic Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China; 2. State Key Laboratory of Breeding Base for Mining Disaster Prevention and Control, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China; 3. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China; 4. Department of Engineering Management, Shandong Urban Construction Vocational College, Jinan 250014, China
  • Received:2013-01-15 Online:2014-07-10 Published:2014-07-11

摘要: 对含交叉裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验,用Abaqus对含交叉裂隙节理岩体进行应力分析,研究了含交叉裂隙节理岩体单轴压缩下的破坏机制。结果表明:交叉裂隙的主裂隙与加载方向呈30°、45°时,主裂隙是裂隙扩展及破坏的控制裂隙,此时含交叉裂隙岩体强度高于含单向裂隙岩体,是由于主裂隙裂尖最大环向应力σθmax低于单向裂隙;主裂隙与加载方向呈0°或90°时,次裂隙是控制裂隙;主裂隙与加载方向呈0°时,大部分次裂隙裂尖σθmax及裂尖最大应力强度因子KⅡmax高于单向裂隙,因此,此时大部分含交叉裂隙岩体强度低于含单向裂隙岩体;在主裂隙与加载方向呈90°工况组中,主、次裂隙夹角为45°时,次裂隙裂尖KⅡmax最大,所以此工况组中此时强度最低。

关键词: 节理岩体, 交叉裂隙, 破坏机制, 起裂模式, 相似材料

Abstract: The uniaxial compression failure mechanism of jointed rock mass with cross-cracks was studied through similar material uniaxial compression tests and numerical computation with Abaqus. The study results show that when the angle between the main crack and loading direction is at 35° or 45°, the main crack is the key crack of crack propagation and rock mass failure. At these cases the strength of rock mass with cross-cracks is higher than that of rock mass with single crack. The reason is that the maximum hoop stress σθmax of main crack tip is less than that of single crack. When the angle between the main crack and loading direction is at 0° or 90°, the secondary crack is the key crack of crack propagation and rock mass failure. When the angle between the main crack and loading direction is at 0°, the maximum hoop stress σθmax and the maximum stress intensity factor KⅡmax of most secondary cracks are higher than those of single crack. So at these cases the strength of rock mass with cross-cracks is lower than that of rock mass with single crack. The KⅡmax of the case with 45° between main crack and secondary crack is the maximum stress intensity factor in those cases that the angle between the main crack and loading direction is at 90°. So the strength of rock mass with 45° between main crack and secondary crack is the lowest one in this case group.

Key words: jointed rock mass, cross-cracks, failure mechanism, initiation mode, similar material

中图分类号: 

  • TD 315
[1] 王培涛, 黄正均, 任奋华, 章亮, 蔡美峰, . 基于3D打印的含复杂节理岩石直剪特性 及破坏机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 46-56.
[2] 许江, 邬君宇, 刘义鑫, 雷娇, . 不同充填度下岩体剪切−渗流耦合试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3416-3424.
[3] 李博, 黄嘉伦, 钟振, 邹良超, . 三维交叉裂隙渗流传质特性数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3670-3768.
[4] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
[5] 储昭飞, 刘保国, 任大瑞, 宋宇, 马强, . 软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2172-2182.
[6] 柯志强, 王环玲, 徐卫亚, 林志南, 吉 华, . 含横向节理的柱状节理岩体力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 660-667.
[7] 孙钱程, 郑民总, 李邵军, 郭浩森, 程 远, 裴书锋, 江 权, . 柱状节理岩体隧洞松弛深度的 变异特性与确定方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 728-736.
[8] 王本鑫, 金爱兵, 赵怡晴, 王贺, 孙浩, 刘佳伟, 魏余栋, . 基于CT扫描的含非贯通节理3D打印试件 破裂规律试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3920-3927.
[9] 杨 琪,张友谊,刘华强,秦 华,. 一种气泡轻质土路基受载-破坏模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3121-3129.
[10] 马 凯,尹立明,陈军涛,陈 明,王自起,崔博强,. 深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析[J]. , 2018, 39(9): 3213-3222.
[11] 郭昭胜,贺武斌,白晓红. 桩-承台-土复合受力体的拟静力模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3321-3330.
[12] 姚爱军,张剑涛,郭海峰,郭彦非. 地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究[J]. , 2018, 39(7): 2318-2326.
[13] 孔 洋,朱珍德,阮怀宁, . 三向应力作用下节理岩体渗流-应力耦合特性[J]. , 2018, 39(6): 2008-2016.
[14] 马旭强,施锡林,尹洪武,杨春和,李银平,马洪岭,. 三轴压缩下含夹层盐岩破坏机制[J]. , 2018, 39(2): 644-650.
[15] 刘金辉,李文枭,刘宇森,刘保国,. 多孔含水岩层的相似材料配比研究[J]. , 2018, 39(2): 657-664.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[9] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[10] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .