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《岩土力学》2016,(11):3079-3088
为了弄清深埋硬岩的加、卸荷破坏机制,系统开展了深埋大理岩的常规三轴试验、保持σ_1不变的卸围压试验和变σ_1的卸围压试验等。以裂纹体应变为主要分析变量,结合体应变、等效塑性应变等参量深入分析上述不同应力路径下硬岩的破坏过程。运用裂纹体应变-轴向应变曲线、等效塑性应变-轴向应变曲线和轴向应力-应变曲线来解释岩石破坏过程所产生的现象与规律。结果表明:在裂纹闭合阶段岩样裂纹闭合的变化程度(裂纹体应变改变的大小)可以反映岩石的初始损伤程度;裂纹闭合阶段对岩石弹性模量的计算有重要的影响,需要根据合适的阶段划分,消除裂纹闭合阶段对弹性模量计算的影响,进而得到较为准确的弹性模量;在卸围压点处岩石的可闭合程度突然增加,裂纹体应变-轴向应变曲线发生突变;岩石卸荷破坏过程中裂纹扩展存在滞后性。研究成果有助于进一步理解深埋硬岩的加、卸荷破坏过程和机制,为深埋隧洞的灾害防治提供理论依据。 相似文献
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应变率对红砂岩渐进破坏过程和特征应力的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
为了深入研究脆性岩石的渐进破坏过程,利用RMT-150C型岩石力学试验系统对产自鲁南地区的一种红砂岩进行了系统的力学性质试验研究,得出该类型砂岩试样在不同应变率条件下的力学表现。将试件的渐进破坏过程通过特征应力分为裂纹闭合阶段、线弹性变形阶段、裂纹起裂和稳定扩展阶段以及裂纹不稳定扩展阶段,通过对应力-应变曲线、轴向变形刚度、体积应变曲线和裂纹体积应变等数据的分析,以及采用动点回归技术确定了试样的起裂应力和致损应力,并进一步研究了该类红砂岩的渐进破坏过程及红砂岩峰值强度、起裂应力等参数和应变率之间的关系。试验结果表明,随着应变率的增加,红砂岩试样的峰值强度先降低后提高,起裂应力及致损应力与峰值强度的比值均有所降低。分析了红砂岩峰值强度变化的物理机制并给出了解释,研究了应变率对红砂岩渐进破坏过程的影响。 相似文献
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为研究水力耦合作用下砂岩裂纹扩展特征,开展了不同孔隙水压和围压条件的砂岩破坏试验。结果表明：有效围压相同,随着孔隙水压力增大,脆性指标数增大,起裂应力、损伤应力和峰值应力都变小;裂纹初始体积应变变小,裂纹扩展体积应变先减小后增大,损伤应力与峰值应力对应的裂纹轴向应变扩展速率、裂纹环向应变扩展速率增加,裂纹体积应变扩展速率与孔隙水压力关系不明显。孔隙水压力相同,随着有效围压增加,起裂应力、损伤应力和峰值应力增大。起裂应力、损伤应力、峰值应力对应的裂纹轴向应变扩展速率、裂纹环向应变扩展速率和裂纹体积应变扩展速率增大。同一块砂岩特征应力点的裂纹应变扩展速率比较,裂纹轴向应变扩展速率最大,裂纹环向应变扩展速率次之,裂纹体积应变扩展速率最小。 相似文献
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一种求解倾斜滑动断层差应力的方法 总被引：3，自引：1，他引：2
构造地质学与其他科学一样以定量化作为其目标之一,构造的应力分析和应变分析是构造地质学定量化发展的手段,在应力分析中,已有一些方法手段确定应力的主方向,但应力大小的计算仍没有得到很好的解决,本文通过固体力学和断裂力学的分析,推导出一套求解正断层和逆断层发生的差应力大小的求解公式。正、逆断层发生时的差应力大小随埋深的增大而增大;在地表条件下,正、逆断层发生时的差应力与岩石初始抗剪强度和岩石的内摩擦角有关,本文中的公式与已有的共轭剪节理求解古差应力大小的公式结合,可做出某个地区的差应力值图,恢复古应力场。 相似文献
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将闭合裂纹表面的有效剪应力引入裂尖应力强度因子的计算,获得了无限大板和有限宽板含中心闭合裂纹在不同裂纹长度、倾角以及摩擦系数下裂纹尖端的应力强度因子值.引入等径向剪应力线这一概念,建立了闭合裂纹断裂的有效剪应力准则:(1)岩板内闭合裂纹将沿着等线上双剪应力的和最小的方向扩展;(2)裂纹尖端的应力强度因子KⅡ达到材料的临界值KⅡC,裂纹将开始扩展.该准则成功预测了闭合裂纹的临界起裂角,与各种经典复合型断裂准则计算Ⅱ型裂纹起裂角比较,结果较为接近.将其应用于闭合裂纹的断裂判定是安全的. 相似文献
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岩石裂纹闭合应力(σcc)、起裂应力(σci)及损伤应力(σcd)是岩石压缩变形破坏过程中的关键应力阈值，应力阈值的确定对分析岩石宏观力学特性及研究微观裂纹演化规律具有重要意义。本文研究了硅质粉砂岩在单轴压缩条件下应力阈值确定的方法。针对硅质粉砂岩的应力-应变曲线开展不同方法的计算分析，判定不同方法下应力阈值获取的可靠性，并采用一种优化方法获取硅质粉砂岩试样的应力阈值。结果表明，裂隙体积应变法获取闭合应力与起裂应力的求解精度易受泊松比的影响，移动点回归法易受主观因素的干扰，横向应变响应法能减小人为主观误差，但其求解方法未阐释物理意义；采用基于移动点回归技术的裂隙体积应变法减小了岩石泊松比选取对应力阈值获取的干扰，且计算结果物理意义相对明确。 相似文献
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对含预制裂纹的花岗岩进行单轴压缩试验研究预制裂纹倾角α对脆性岩石渐进性破坏过程的影响。首先埘破坏过程的轴向应力-横向应变曲线进行总结和讨论,然后分析预制裂纹与加载方向夹角α埘岩石的应应力门槛值：裂纹起始应力σci、裂纹扩展应力σed、峰值强度矿σf,由应变片记录的应力-应变曲线和试样的表嘶裂纹扩展情况的影响机制。结果表明,含有预制裂纹的岩石试样进行加载试验过程中,顶制裂纹倾角α的变化成了决定脆性岩石破裂办式的主要因素。故在对含节理、裂隙的脆性岩石的工程应用上,通过对岩休的轴向应力-横向应变向应变典线进行分析,可以对地下开挖工程起到指导设计开挖方式及支护形式的作用。 相似文献
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高渗透压对深部地下工程脆性岩石蠕变力学特性有着重要影响。然而，能够解释高渗透压作用脆性岩石完整减速、稳态及加速三级蠕变过程中，细观裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型研究很少。基于考虑含有初始裂纹与新生成翼型裂纹影响的裂纹尖端应力强度模型，引入渗透水压与初始裂纹及新生成翼型裂纹之间的力学关系，建立了考虑渗透水压作用的裂纹尖端应力强度模型；然后结合亚临界裂纹扩展法则，与裂纹及应变损伤关系模型，推出了考虑渗透水压影响的脆性岩石蠕变裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型。当施加轴向应力小于岩石裂纹启裂应力时，岩石近似表现为线弹性变形；当施加轴向应力大于裂纹启裂应力且小于岩石峰值强度，岩石表现为塑性蠕变变形。研究了不同渗透压作用下，分级轴向应力加载岩石蠕变应变时间演化曲线，并通过试验结果验证了模型的合理性。分别讨论了恒定渗透压与分级渗透压，对脆性岩石蠕变过程中裂纹长度、裂纹扩展速率、轴向应变及轴向应变率的影响。该模型为高渗透压深部地下工程围岩稳定性评价提供了重要理论依据。 相似文献
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川西盐井沟断层传播褶皱的三维构造建模与磁组构分析 总被引：2，自引：0，他引：2
当前断层相关褶皱研究的发展方向是从二维向三维的转换。文中基于Arcgis、Discovery以及Gocad等三维软件平台,对川西盐井沟地区地震资料进行精细的解析,得出盐井沟背斜是一个典型的三剪断层传播褶皱,并建立了它的三维模型。同时考虑到单纯符合几何约束的构造解释普遍存在着多解性和不确定性,结合几何学的三维建模和动力学的有限应变分析研究断层相关褶皱。在川西盐井沟地区18个采样点钻取了184块定向岩心样品,通过磁组构的分析结果发现,盐井沟地区的磁组构基本上都是弱应变的初始变形组构,褶皱前翼应变强度比后翼略强。断层传播褶皱三剪带是有限应变最为集中的区域,在模型预测的三剪带内,磁组构反映的有限应变也较为强烈。磁组构所指示的构造应力场大致为NW-SE向挤压缩短,与断层相关褶皱的几何学与运动学模型的预测相一致。 相似文献
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井底压差对垂直井井底应力场的影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
井底压差是影响钻井机械钻速的重要因素之一。实践证明欠平衡钻井与常规钻井相比机械钻速有显著提高,不同钻井条件下的井底应力场需要深入地研究。在分析井底岩石所受载荷的基础上,建立了轴对称条件下井底岩石流固耦合模型,并利用有限元方法进行求解,通过对不同井底压差下的井底岩石应力场进行数值模拟计算,针对井壁岩石的理论解和数值模拟结果进行对比验证模型的合理性,并对井底待破碎岩石进行了力学分析。结果表明,数值模拟结果与理论结果相符,验证了模型的正确性;井底待破碎岩石按照应力状态分为3个区域,分别为3向拉伸区、2向压缩区和3向压缩区。井底压差对井底应力场的影响研究为快速高效破岩提供理论基础。 相似文献
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桩土应力比是桩网复合地基或路基设计的重要控制参数，受土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用及其耦合作用的综合影响，为此，本文首先引入几何同心拱模型，考虑桩土差异沉降与土拱发挥程度的关系，建立了新型桩网复合地基土拱效应分析模型，并根据水平加筋网变形特征将水平加筋网变形曲面视为球面与柱面的组合，建立了反映桩土差异沉降影响的拉膜效应分析模型。然后，考虑桩土相互作用及桩土差异沉降，建立了考虑路基填土、网、桩土加固区耦合作用的桩网复合地基荷载传递分析模型，进而提出了其桩土应力比分析新方法。该方法不仅能反映土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用对桩土应力比的影响，而且还能反映桩土差异沉降对三者发挥程度的影响。最后，通过工程实例计算以及与现有同类相关方法的比较分析，表明了本文分析模型与方法的可行性与合理性。 相似文献
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长短桩组合路堤桩三维复合拱土拱效应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于等长桩路堤桩土拱效应的Hewlett分析方法,提出均布荷载作用下长短桩组合路堤桩的三维复合拱土拱效应分析方法。采用有限元法形象描绘土拱效应形成的应力集中形态随长桩与短桩的桩长比不同时的变化,基于此提出三维复合拱的基本理论框架。引入土拱效应系数来表征土拱的强度状态,建立桩帽顶部平面的应力平衡微分方程,结合边界条件及土拱效应系数之间的关系计算长桩和短桩的桩-土应力比;当加筋体存在时,分区域对加筋体进行变形假设,建立考虑加筋体拉力的桩帽顶部应力平衡微分方程。与离心模型试验和现场实测结果及有限元方法的模拟结果进行比较,验证了此方法的合理性,进一步开展参数分析对主要影响因素进行等级评价。分析表明,加筋体的存在明显增大桩-土应力比,尤其当桩帽覆盖率比较小时效果更为明显。 相似文献
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《Geomechanics and Geoengineering》2013,8(3):183-196
An analysis is developed to determine the response of laterally loaded piles in layered elastic media. The differential equations governing pile deflections in different layers due to a concentrated static force and/or moment acting at the pile head are obtained using the principle of minimum potential energy and calculus of variations. The differential equations are solved analytically using the method of initial parameters. Pile deflection, slope of the deformed axis of the pile, bending moment and shear force can be reliably obtained by this method for the entire pile length. The input parameters needed for the analysis are the pile geometry and the elastic constants of the soil and pile. It is observed that soil layering has a definite impact on pile response and must be taken into account for proper analysis and design. The analysis forms the basis for future formulations that can consider stress–strain nonlinearity. 相似文献
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机场高填土地基工后不均匀沉降指标研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以威斯特卡德板中受荷计算刚性道面PCN值的理论为基础,考虑刚性道面接缝传荷能力和山区机场地基不均匀沉降,建立了基于“地基-道面-飞机荷载”相互作用的足尺9块板道面结构三维有限元分析模型。运用该方法,根据统计的国内主要民航运输飞机ACN值,确立了15组计算分析模型。经威斯特卡德理论和Bisar软件验证了模型的可行性。研究表明,高填土机场道面板底最大拉应力与地基不均匀沉降呈线性关系,高填土机场工程中对于1‰的地基不均匀沉降控制比较合理,对于设计强度为5.0 MPa以上的道面结构,允许地基最大不均匀沉降值为1.2‰。 相似文献
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Since the mechanical twinning along calcite e-planes has a critical resolved shear stress, not only principal stress axes but also differential stress can be determined from the orientations of twin lamellae. Based on the five-dimensional stress space that fulfills the principle of coordinate invariance, it is shown in this article that the inversion of twin and untwin data is comparable with fitting a spherical cap to data points on a unit sphere in the space. The principal stress orientations and stress ratio are indicated by the center of the cap, whereas differential stress is denoted by the size of the cap. Based on this geometrical interpretation, the generalized Hough transform was applied to the inversion of the data in this study. The new method is demonstrated to be robust to sampling bias, variability in the critical resolved shear stress. The determination of differential stress was difficult when the differential stress to be detected was ∼10 times larger than the critical resolved shear stress. Stresses were separated by the method from heterogeneous data successfully as long as the spherical caps corresponding to the stresses to be detected had no or a small intersection. 相似文献
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边坡开挖卸荷松弛区的力学性质研究 总被引：3，自引：0，他引：3
开挖卸荷松弛区对边坡稳定性分析与防护加固工程设计具有重要的作用和影响,重点体现在松弛区的分布特征及松弛岩土的强度衰减效应。基于典型边坡的开挖模拟,研究其最大主应力增量及塑性区力学特征与分布规律,结果表明:边坡开挖应力调整引起的最大主应力增量的负值区与坡面塑性区的分布形态与发展规律吻合;基于边坡开挖卸荷松弛的基本力学原理,以开挖边坡应力张量增量的最大主应力分量增减变化作为开挖卸荷松弛区的划分标准,提出了接近开挖坡面的应力衰减塑性松驰区、远离开挖坡面的原岩应力区及介于两者之间的应力集聚弹性挤压区的三场确定方法。 相似文献
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青藏高原西部日土-普兰一带古构造应力值的估算 总被引：3，自引：0，他引：3
本文用超显微构造的位错密度法,估算了该地区6次构造事件的古构造应力值。尽管从现在的构造形变特征来看,不同构造事件都是沿近南北方向的伸展或挤压,但其形变强度各不相同,印支运动(晚三叠世)最强,平均差应力值达201MPa,四川运动(白垩纪—早第三纪早期)次之,为183MPa,其它各次构造运动均较弱,阿森特运动(前寒武纪末期)为101MPa,海西运动(早二叠世晚期)为121MPa,燕山运动(晚侏罗世)为130Mpa,喜马拉雅运动(中新世末期以来)为110MPa,加里东运动在本区大部分地方较弱,我们未采集到能反映其构造应力状态的样品。 相似文献