基于动、静荷载作用下不同倾角裂隙岩体力学性能试验模拟研究

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1、河海大学硕士学位论文动、静荷载作用下不同倾角裂隙岩体力学性能试验模拟研究姓名：张海波申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王媛20070501摘要工程中经常遇到两类岩体动力问题：一是动力开挖时如何确定动力的直接作用面；二是岩体受动力荷载作用时如何降低动力荷载的破坏效果。针对这些问题，本文设计了试样模具，对磨平机进行了改进，利用水泥砂浆制作试样来模拟具有不同倾角的贯通裂隙岩体，然后利用微控电液伺服万能试验机和SHPB试验装置对试样分别施加静态荷载和不同冲击速度的动态荷载，研究裂隙岩体在静、动荷载下的力学性

2、能。从试验结果可以看出，倾角对裂隙岩体在静、动荷载下的力学性能有很大的影响．比如抗压强度，静态荷载下裂隙倾角为45。时最小，而动力荷载下则是在30。时为最小；裂隙倾角对于岩体的静、动弹性模量均有影响，其影响与裂隙对强度的影响相似；裂隙岩体具有应变率效应，并且应变率效应受裂隙的倾角影响，倾角为30。时其应变率效应最低，60。、90。和无裂隙岩体的应变率效应较明显。同时，随着应变率的提高，应变率的增长对于动力增长系数的增长贡献减小。试验还发现裂隙水的存在对于裂隙岩体的力学性能也有很大的影响，静态荷载下裂隙岩体的

3、软化系数与倾角无关；动态荷载下，由于动力荷载而产生的动水压力与裂隙的倾角有关。根据试验获得的结果，对工程中涉及的动力开挖，当动力荷载作用面与裂隙面成30。角时，动力破坏效果最大；对于处于动力荷载作用下的岩体工程，当动力荷载作用面垂直于裂隙面时，动力荷载对岩体的破坏效果最小。【关键词】：裂隙岩体；试验研究；动、静态力学性能；SHPB；动力增长系数；动水压力本文得到了科技部十一五科技支撑计划“西线超长隧洞TBM施工关键技术问题研究”之专题。深部陡倾角层状裂隙岩体涌水与突水机理及对隧洞安全影响”(项目编号：200

4、6BAB04A06)的资助lAbstractAbstraetTwokindsofdynamicproblemsoffracturedrockmassaleusuallymetinengineering．Oneishowtodecidetheactingsu_rfaceofclrnamieloadindynamicdigging．11坞otherishowtodecre拨theexecutionofthedynamicloading．Forstudyingtheseproblems．cementgroutsp

5、ecimensa∞madetosimulatefracturedrockmasswithdifferentinclinedanglebythedesignedspecimenmouldandtheimprovedrubdownmachine．Thenbyusingtheelectro-hydraulicsel'votestmachineandsplitHopkinsonpressmbar,specimensarcloadedwithstaticloadanddrnamicloadwithdifferents

6、hockvelocity．Onthebasisoftheexperiments，thestatic：anddynamiccharacteristicsoffracturedrockmasscanbeconcluded．Fromtheresult,thereisevidentdifferencebetweensl={lticanddrnamiccharacteristicsoffracturedrockmass．11艟lowestcompressionstrengthoffracturedrockmassoc

7、cul'swheninclinedangleis45。understaticloading．butulldcrdymmieloadingconditionitis30。．anditissimilarfortheelasticmodulus．TheinclinedanglesalsohavegreateffectsOllthestrainrateoffracturedrockmass．Wheninclinedangleis30*，thestrainratesensitivityisverylow,butiti

8、sveryevidentin60。、900ortherockm嘲withoutfracture．Atthesametime，withtheincreaseofstrainratesensitivity,thecontributionofincreaseofsU．afinratesensitivitytoaynamieincreasefairisdecreased．11舱existingofwaterinfl-ac