節(jié)理巖體采動損傷演化及破壞規(guī)律研究.pdf

1、節(jié)理巖體普遍存在于礦山、隧道、公路等實際工程中。節(jié)理的存在被普遍認為是巖體的初始損傷，遍布于巖體內部不同形狀、大小的節(jié)理對巖石力學特性有這十分顯著地影響。已有相關研究表明，在巖土類工程災害中，包括滑坡、隧道坍塌、井下采場冒頂?shù)?，多?shù)都是因為巖體內部存在節(jié)理等力學薄弱面而造成的。因此，研究節(jié)理特性對巖體破壞的影響至關重要。本文以廣西華錫集團銅坑礦為研究背景，開展節(jié)理巖體采動損傷及破壞規(guī)律相關方面的研究工作。
　　主要研究內容如下:<

2、br>　　(1)在查閱現(xiàn)有相關文獻的基礎上，綜述了目前國內外節(jié)理巖體相關領域研究現(xiàn)狀，歸納了適用于研究節(jié)理類巖體的各種理論和數(shù)值分析方法。
　　(2)介紹了損傷力學研究內容及主要研究方法，從不同角度歸納了描述巖體損傷變量的方法，包括面積損傷變量、彈性模量損傷變量和強度損傷變量。并分析了各種方法存在的優(yōu)缺點，最終選取強度損傷變量作為本文衡量巖石損傷的標準。
　　(3)利用核磁共振和電液伺服巖石單軸試驗機研究了巖石在不同應力荷載

3、下?lián)p傷演化規(guī)律和宏觀強度損傷特性。主要得到了以下幾點結論:1）巖石內部普遍存在細小孔隙、孔洞等，當外力由小逐步變大過程中，其主要呈現(xiàn)出壓合—新裂紋的生成和原始裂紋的緩慢擴展—裂紋的快速擴展和貫通—最終形成宏觀破裂面;2）巖石內部孔隙度的變化與巖石宏觀強度的變化不完全一致，當外荷載較小時，巖石孔隙度會變小，而巖石強度降低;3）以往的巖石強度的分析主要采用巖石加載破壞的形式（即有損檢測），本文結合核磁共振分析結果與巖石單軸加載分析結果，建立

4、了巖石微觀孔隙變化與宏觀力學強的變化的關系，進而可以達到巖石強度無損檢測的目的。
　　(4)利用RFPA巖石真實破裂軟件分析了含節(jié)理的點柱在不同應力狀態(tài)下的損傷及破壞規(guī)律。主要得到了以下幾點結論:1）巖石非均值特性對巖石力學特性影響顯著，巖石均質度越高，其脆性越強，聲發(fā)射能量越大，對外部帶來破壞的可能性也越大;并且低均質度巖石（0＜m＜5）主要體現(xiàn)為剪切破壞模式，高均質度巖石（5＜m）主要體現(xiàn)為壓潰破壞模式;巖石均質度m＞30時，

5、其力學特性基本穩(wěn)定。2)隨著節(jié)理傾角的增大，巖石宏觀強度不斷降低，最大聲發(fā)射能量也較小，體現(xiàn)為巖石節(jié)理面由壓狀態(tài)向拉和剪狀態(tài)的轉變。3）節(jié)理傾角相同時，節(jié)理數(shù)目越多，則強度也越低;節(jié)理數(shù)目相同時，傾角越大，宏觀強度越低，并且?guī)r石內部不同傾角節(jié)理共存時，大傾角節(jié)理的損傷演化對巖石最終破壞起主導作用。
　　(5)以銅坑礦深部鋅多金屬礦體首采區(qū)某采場為研究對象，利用離散單元法(DEM)，研究深部節(jié)理巖體采動作用下巖體損傷破壞規(guī)律。研究結