大理岩单轴循环加卸载碎屑分形研究

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1、大理岩单轴循环加卸载碎屑分形研究王大明，周宗红，付斌，藕明江(昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093)摘要：为了研究单轴不同循环加卸载路径对岩石破坏模式和程度的影响，对大理岩单轴循环加卸载的峰值强度、弹性模量进行研究；收集大理岩单轴循环加卸载破坏后的碎屑，对不同粒径范围内的碎屑进行分析和分形计算。研究结果表明，受循环加卸载后的碎屑条状、条块状特征明显，并且条状、块状、板状特征依次减弱；碎屑在长、宽、厚3个方向上分形维数越小，岩石越易破碎，破坏程度越大；岩石受循环加卸载的破坏模式以纵向劈裂为主，少有剪切破坏；循环荷载在一定程度上对大理岩的强度起到一定

2、的强化作用，施加小的循环荷载对大理岩的强度强化作用显著使其破坏程度减小；施加大的循环荷载对大理岩的强度强化作用大大减弱，造成的损伤作用更为显著使其破坏程度更大。关键词：岩石力学；循环加卸载；碎屑分类；破坏特性；分形维数MarbleunderUniaxialCyclicLoadingandUnloadingClasticFractalResearchWANGDa-ming,ZHOUZon-ghong,FUbin,OUMing-jiang(FacultyofLandResourceEngineering，Kunminguniversityofscienceandt

3、echnology，Kunming，650093，China)Abstract:Inordertostudytheinfluenceofuniaxialcyclicloadingandunloadingpathsonrockfailuremodesandextent,thepeakstrengthandmodulusofelasticityofsingleshaftcyclicloadingandunloadingarestudied;collectionofmarbleunderuniaxialcyclicloadingandunloadingdestruc

4、tivedebris,anddebrisofdifferentsizeswithinthescopeoftheanalysisandcalculationoffractal.Theresultsshowthatthedebrisaftercyclicloadingandunloadingischaracterizedbystripshapeandstripshape,andthestrip,blockandplatecharacteristicsareweakened;Thesmallerthefractaldimensionisinthethreedirec

5、tionsofthelength,widthandthickness,themoreeasilybrokenrock,thegreaterthedegreeofdamage;Thefailuremodesofcyclicloadingandunloadingofrockaremainlylongitudinalsplitting,andtherearefewshearfailure;Cyclicloadinginacertainextentofrockstrengthtostrengtheneffect,strengthentheeffectofcyclicl

6、oadingwasappliedtosmallmarblestrengthsignificantlyincreasedtheextentofdamageisreduced;thestrengtheningeffectofcyclicloadingwasappliedonthemarblestrengthgreatlyweakened,damagecausedbythemoresignificantthedamagegreater.Keywords：Rockmechanics;Cyclicloadingandunloading;Characteristicsof

7、fragments;Failuremode；FractalDimension前言大量的工程实践表明，在岩土相关工程中，经常受到循环加、卸荷的作用。岩石在不同应力条件下的断裂、扩展、聚合都是内部微裂纹、微缺陷等的宏观表现[1-2]。开展单轴循环加卸载试验的岩石力学特性研究，将有助于更全面揭示岩石的力学特性和循环荷载作用下的岩体破坏机理，为岩体的稳定性研究提供理论依据以及对矿山安全生产和工程研究具有重要意义。近几年来，岩石的加卸载试验研究得到了一定程度上的发展，循环荷载作用下岩石变形特性与能量特征等方面也取得一些成果[3-5]。对于岩石破坏后的碎块，可以对其不同信

8、息数据进行分形研究，诸多学者在此方面也