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压缩作用下含预制裂纹石膏板裂纹扩展规律研究

作　者: 田世斌
导　师: 杨庆
学　校: 大连理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 预制裂纹翼型裂纹起裂角起裂荷载压缩作用
分类号: TU45
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

受压条件下岩体裂纹的扩展问题是岩石断裂力学的重点课题之一。研究翼型裂纹的扩展规律对研究节理岩体的破坏模式和破坏机制有重要的意义。本文采用试验的方法对压缩作用下岩体的张开型裂纹的扩展规律进行详细研究。在跟岩石满足一定相似准则的基础上,基于岩石的两个特性：脆性断裂和单轴压缩条件下的剪胀性,本文采用熟石膏作为岩石模拟材料进行裂纹扩展规律研究,分别从单轴压缩和双轴压缩情况下对含预制裂纹石膏板进行裂纹扩展规律的研究。通过预埋铁片的方法,在石膏板中央制得不同倾角、不同厚度的张开型椭圆裂纹。整个单轴压缩试验过程在万能压力试验机上进行,并用高清摄像机拍摄石膏板裂纹起裂、破坏全过程。结果表明：翼型裂纹起裂角大多在79°左右,普遍高于理论值70.5°,只有当裂纹厚度为2mm时,起裂角保持在70.5°附近；起裂角跟初始裂纹倾角无关系；起裂荷载和极限荷载数值相差不大,而且初始裂纹角度越大,其起裂荷载越大；石膏板弹性模量受裂纹倾角变化影响较大,初始裂纹倾角越大,石膏板压密后的应力应变关系斜率越大；破坏应变基本在8%左右。双轴压缩下对含预制单裂纹石膏板进行裂纹扩展规律试验研究,整个试验在自制双轴压缩仪器上完成,初始围压0.2MPa,始终维持横向压力不变进行轴向加载,用高清摄像机拍摄裂纹扩展情况。试验结果表明：仅在0.2MPa围压下,其起裂荷载和极限荷载均为单轴压缩情况的2.5-3倍,双轴压缩下翼型裂纹起裂角均在72°～75°之间,起裂荷载和极限荷载数值相差较大；在初始裂纹厚度一定时,初始裂纹倾角越大,应力应变关系曲线整体斜率越大,基本成正比关系。采用自制双向压缩装置对含预制裂纹石膏板的试验研究,为双向受力状态下岩石破坏机理提供试验依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 岩石断裂力学的应用背景  9-10
  1.2 目前岩石断裂理论的研究  10-11
  1.3 岩石裂纹扩展试验研究进展  11-12
  1.4 论文选题及其依据  12-13
  1.5 论文研究的主要内容  13-14
2 单轴压缩下含预制裂纹石膏板裂纹扩展试验  14-23
  2.1 裂纹扩展理论基础  14-15
  2.2 试验过程  15-17
    2.2.1 含预制裂纹石膏板试样的制作  15-16
    2.2.2 含预制裂纹石膏板单轴压缩试验过程  16-17
  2.3 试验结果及分析  17-22
    2.3.1 单轴压缩时试样破坏裂纹扩展路径  17-19
    2.3.2 翼型裂纹起裂角、起裂荷载和极限荷载  19-21
    2.3.3 荷载-位移曲线  21-22
  2.4 小结  22-23
3 双轴压缩下含预制裂纹石膏板裂纹扩展试验  23-32
  3.1 自制双轴压缩仪器  23-24
  3.2 双轴压缩试验过程  24-25
    3.2.1 含预制裂纹石膏板制作  24
    3.2.2 含预制裂纹石膏板双轴压缩过程  24-25
  3.3 试验结果分析  25-30
    3.3.1 试件破坏时的裂纹扩展路径  25-27
    3.3.2 起裂角、起裂荷载和极限荷载  27-29
    3.3.3 双轴压缩下荷载-位移曲线  29-30
  3.4 小结  30-32
4 结论与展望  32-34
  4.1 结论  32-33
  4.2 展望  33-34
参考文献  34-37
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  37-38
致谢  38-39

压缩作用下含预制裂纹石膏板裂纹扩展规律研究

内容摘要

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