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岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究

作　者: 陈忠
导　师: 余贤斌
学　校: 昆明理工大学
专　业: 采矿工程
关键词: 岩石循环加载加载路径变形模量泊松比
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

岩石的变形行为与变形特性是岩石力学中最基本的研究方向,是岩石本构关系的研究核心。而前期得到的岩石变形特性多数来源于压缩试验,已远远无法满足实际岩土工程的需要。岩石的拉伸变形特性与压缩变形特性不同。许多岩石的拉伸变形模量小于压缩变形模量,这些结论已被研究者们所接受。而在拉伸条件下岩石的变形研究则很少,压缩与拉伸下岩石的本构关系及破坏准则也不完善。要解决这些问题,必须要进行压缩与拉伸状态下岩石变形特性的深入研究。本文进行了三种试验,分别为单轴压缩试验、劈裂试验、压-拉循环加卸载试验。使用昆明理工大学自行研制的一种新的直接拉伸装置,能在同一块试件上进行压缩与拉伸循环加卸载。在这一装置上,实现单轴压缩试验、压-拉循环加卸载试验。进行单轴压缩试验、劈裂试验、压-拉循环加卸载试验,研究在不同的加载路径下岩石的变形行为。通过三种试验研究,得到以下的结论：(1)压缩下的循环加卸载对岩石的变形影响不大,其变形模量随着压应力的增加而增加。(2)压-拉循环加卸载试验过程中,岩石试件的压缩平均变形模量大于拉伸平均变形模量；压缩平均泊松比大于拉伸平均泊松比；压缩变形模量与泊松比随压缩应力的增大而单调升高；拉伸变形模量随拉伸应力的增大而降低,而泊松比的变化较不稳定。(3)压-拉循环加卸载试验中,压、拉两种应力状态下,变形并不是相互独立的,而是存在相互的影响,表现在：拉伸加卸载可降低后续的压缩加载变形模量；同理,压缩加卸载对后续的拉伸变形行为也是有影响的。(4)压-拉循环加卸载试验的每一个循环过程中,所施加的压应力越大,拉伸下得到的变形模量则越小；反之,其变形模量则越大。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 选题背景、研究意义  7-10
  1.2 岩石变形特性的研究现状  10-12
    1.2.1 岩石材料拉伸与压缩变形特性的研究现状  10-11
    1.2.2 岩石材料拉伸变形特性的研究中的不足  11-12
  1.3 本文主要研究内容、技术路线  12-15
第二章试样制备与试验条件  15-21
  2.1 试件制备  15-16
    2.1.1 岩石取样  15
    2.1.2 试样加工  15-16
  2.2 试验设备  16-21
    2.2.1 试验测试系统  16-18
    2.2.2 直接拉伸试验装置  18-21
第三章系统标定及试验方法  21-24
  3.1 系统标定  21-23
    3.1.1 应力、应变标定  21-22
    3.1.2 标定的线性回归及修正系数  22-23
  3.2 试验方法  23-24
第四章岩石试验结果分析  24-52
  4.1 循环加卸载的定义  24
  4.2 岩石压缩条件下循环加卸载的变形特性研究  24-29
    4.2.1 岩石压缩试验  24
    4.2.2 单轴压缩下循环加卸载试验的变形特性  24-29
    4.2.3 小结  29
  4.3 岩石劈裂条件下的变形特性  29-32
    4.3.1 岩石劈裂试验  29-30
    4.3.2 劈裂试验下的变形特性  30-32
    4.3.3 小结  32
  4.4 岩石压-拉循环加卸载试验的变形特性  32-42
    4.4.1 压-拉循环加载试验(一)  33-39
    4.4.2 压-拉循环加载试验(二)  39-42
    4.4.3 小结  42
  4.5 不同加载方式对岩石变形行为的影响  42-46
    4.5.1 不同加载方式对变形模量的影响  43-45
    4.5.2 不同加载方式对泊松比的影响  45-46
  4.6 岩石单轴压缩、劈裂及压-拉循环加卸载作用下的破坏机理  46-50
    4.6.1 压缩条件下岩石宏观裂隙的形成与发展  46-47
    4.6.2 劈裂作用下岩石的宏观破坏形式  47-48
    4.6.3 压-拉作用下岩石的破坏形式  48-50
  4.7 压缩、拉伸条件下的本构关系  50-52
第五章结论与展望  52-54
  5.1 结论  52-53
  5.2 展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57-58
附录A 攻读硕士学位期间公开发表的论文  58

岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究

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