目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 充填結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性研究進(jìn)展3
1.3 巖石結(jié)構(gòu)面損傷演化規(guī)律研究進(jìn)展7
1.3.1 拍照與結(jié)構(gòu)面形貌掃描法8
1.3.2 數(shù)值模擬與模型解析法10
1.3.3 聲發(fā)射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法12
1.4 巖石結(jié)構(gòu)面動(dòng)力剪切特性研究進(jìn)展13
1.4.1 不同剪切速率下的結(jié)構(gòu)面剪切特性13
1.4.2 循環(huán)剪切荷載對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切特性的影響16
1.4.3 高加載速率下結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性17
1.5 擾動(dòng)誘發(fā)巖體動(dòng)力破壞研究進(jìn)展18
1.5.1 擾動(dòng)荷載對(duì)完整巖石力學(xué)性質(zhì)的影響18
1.5.2 擾動(dòng)荷載作用下巖體結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)20
1.6 目前研究中存在的問題21
1.7 研究技術(shù)路線23
第2章 充填結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)行為與聲發(fā)射規(guī)律24
2.1 引言24
2.2 試驗(yàn)材料和試樣制備24
2.3 含不同充填物的結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性26
2.3.1 不同法向應(yīng)力下無充填結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度特性26
2.3.2 剪切歷史及充填物對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切行為的影響28
2.3.3 剪切歷史對(duì)充填結(jié)構(gòu)面剪切行為的影響32
2.4 含不同充填物的結(jié)構(gòu)面剪切聲發(fā)射特性36
2.4.1 不同剪切變形歷史下的未充填結(jié)構(gòu)面的聲發(fā)射信號(hào)36
2.4.2 相同法向應(yīng)力下不同充填物的聲發(fā)射信號(hào)38
2.4.3 不同剪切變形歷史下充填結(jié)構(gòu)面的聲發(fā)射特征40
2.5 主要結(jié)論44
第3章 基于聲發(fā)射監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)面表面損傷特性與模型46
3.1 引言46
3.2 試樣制備和試驗(yàn)方法46
3.3 剪切應(yīng)力與聲發(fā)射特征47
3.3.1 剪切應(yīng)力-剪切位移曲線47
3.3.2 聲發(fā)射參數(shù)隨剪切應(yīng)力的變化48
3.3.3 聲發(fā)射參數(shù)隨法向應(yīng)力的變化49
3.4 結(jié)構(gòu)面起伏體損傷特性與模型51
3.4.1 基于聲發(fā)射事件的起伏體損傷特性51
3.4.2 巖石結(jié)構(gòu)面起伏體損傷模型55
3.4.3 砂漿結(jié)構(gòu)面試驗(yàn)結(jié)果與花崗巖結(jié)構(gòu)面的對(duì)比58
3.5 主要結(jié)論62
第4章 粗糙花崗巖結(jié)構(gòu)面的剪切特性和表面細(xì)觀微損傷63
4.1 引言63
4.2 試驗(yàn)過程與方法63
4.2.1 試樣準(zhǔn)備63
4.2.2 試驗(yàn)方案64
4.2.3 剪切后結(jié)構(gòu)面細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析65
4.3 結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)行為分析66
4.4 宏觀破壞模式和斷層泥特征69
4.5 掃描電子顯微鏡下的細(xì)觀損傷特征71
4.5.1 剪切試驗(yàn)前結(jié)構(gòu)面的特征71
4.5.2 剪切試驗(yàn)后的表面細(xì)觀特征71
4.5.3 裂紋開度隨應(yīng)力水平的演化75
4.5.4 斷層表面的細(xì)觀特征總結(jié)76
4.6 基于巖石薄片的細(xì)觀損傷特征76
4.7 結(jié)果討論78
4.8 主要結(jié)論79
第5章 鋸切和劈裂花崗巖結(jié)構(gòu)面剪切行為與巖壁內(nèi)損傷特征80
5.1 引言80
5.2 試樣制備和試驗(yàn)方法80
5.3 結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性83
5.3.1 鋸切平面結(jié)構(gòu)面83
5.3.2 劈裂粗糙結(jié)構(gòu)面84
5.3.3 峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度比較86
5.4 結(jié)構(gòu)面剪切前后粗糙度的變化87
5.5 結(jié)構(gòu)面巖壁內(nèi)破裂損傷特征87
5.5.1 鋸切平面結(jié)構(gòu)面損傷特征89
5.5.2 劈裂粗糙結(jié)構(gòu)面損傷特征92
5.6 結(jié)果討論96
5.6.1 平面和粗糙結(jié)構(gòu)面巖壁內(nèi)的細(xì)觀損傷96
5.6.2 結(jié)構(gòu)面粗糙度對(duì)黏滑的影響96
5.6.3 摩擦行為和結(jié)構(gòu)面損傷的應(yīng)力相關(guān)性97
5.7 主要結(jié)論99
第6章 花崗巖礦物粒徑對(duì)粗糙結(jié)構(gòu)面滑移特征和損傷特性的影響101
6.1 引言101
6.2 試驗(yàn)方法101
6.2.1 試驗(yàn)材料101
6.2.2 試樣制備102
6.2.3 試驗(yàn)步驟103
6.2.4 損傷分析103
6.3 試驗(yàn)結(jié)果103
6.3.1 細(xì)粒和粗�；◢弾r的基本力學(xué)特性103
6.3.2 礦物粒徑對(duì)劈裂結(jié)構(gòu)面粗糙度的影響104
6.3.3 不同粒徑花崗巖結(jié)構(gòu)面的剪切行為104
6.3.4 細(xì)粒和粗粒花崗巖結(jié)構(gòu)面的微觀損傷特征108
6.4 結(jié)果討論110
6.4.1 礦物粒徑對(duì)劈裂結(jié)構(gòu)面粗糙度的影響110
6.4.2 礦物粒徑對(duì)動(dòng)態(tài)滑移特征的影響112
6.4.3 礦物粒徑對(duì)結(jié)構(gòu)面損傷的影響113
6.5 主要結(jié)論115
第7章 高應(yīng)力下花崗巖結(jié)構(gòu)面剪切破壞的率效應(yīng)116
7.1 引言116
7.2 試驗(yàn)方案116
7.3 剪切速率對(duì)剪切應(yīng)力特性的影響118
7.3.1 剪切應(yīng)力-剪切位移曲線119
7.3.2 不同剪切速率下結(jié)構(gòu)面的峰后剪切特性120
7.3.3 不同剪切速率下結(jié)構(gòu)面的破壞模式122
7.4 剪切速率對(duì)聲發(fā)射特性的影響125
7.4.1 聲發(fā)射參數(shù)隨剪切速率的變化規(guī)律125
7.4.2 剪切速率對(duì)聲發(fā)射b值的影響130
7.5 結(jié)果討論132
7.6 主要結(jié)論133
第8章 粗糙結(jié)構(gòu)面的沖擊剪切強(qiáng)度特性135
8.1 引言135
8.2 試樣準(zhǔn)備及試驗(yàn)系統(tǒng)135
8.3 沖擊荷載下粗糙結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度特性141
8.3.1 粗糙度對(duì)沖擊剪切強(qiáng)度的影響141
8.3.2 加載率對(duì)沖擊剪切強(qiáng)度的影響144
8.3.3 法向荷載對(duì)沖擊剪切強(qiáng)度的影響145
8.4 抗剪強(qiáng)度參數(shù)的率效應(yīng)分析146
8.5 沖擊抗剪強(qiáng)度準(zhǔn)則的建立與驗(yàn)證148
8.6 沖擊剪切損傷本構(gòu)的建立與驗(yàn)證151
8.6.1 基于微元強(qiáng)度隨機(jī)分布的損傷本構(gòu)151
8.6.2 沖擊剪切統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)的建立152
8.6.3 沖擊剪切統(tǒng)計(jì)損傷本構(gòu)的驗(yàn)證154
8.7 主要結(jié)論155
第9章 粗糙結(jié)構(gòu)面的沖擊剪切變形特征157
9.1 引言157
9.2 試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法157
9.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)及其工作原理157
9.2.2 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)方案159
9.3 粗糙度對(duì)結(jié)構(gòu)面沖擊剪切變形的影響160
9.3.1 滑移位移和滑移速度160
9.3.2 法向變形163
9.4 沖擊剪切速率對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切變形的影響165
9.4.1 滑移位移165
9.4.2 滑移速度和加速度169
9.5 法向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)面沖擊剪切變形的影響170
9.5.1 滑移位移170
9.5.2 滑移速度和加速度172
9.6 滑移破壞模式分析與細(xì)觀損傷174
9.7 主要結(jié)論177
第10章 擾動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)面的剪切滑移特性研究179
10.1 引言179
10.2 試樣制備及測(cè)試方案179
10.3 常規(guī)三軸靜荷載下結(jié)構(gòu)面剪切滑移分析181
10.3.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征181
10.3.2 常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)的破壞特征182
10.4 擾動(dòng)荷載下的結(jié)構(gòu)面剪切滑移分析183
10.4.1 軸向靜應(yīng)力水平對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切滑移的影響183
10.4.2 擾動(dòng)頻率對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切滑移的影響186
10.4.3 擾動(dòng)幅值對(duì)結(jié)構(gòu)面剪切滑移的影響190
10.5 擾動(dòng)荷載下結(jié)構(gòu)面的損傷分析193
10.5.1 循環(huán)擾動(dòng)條件下結(jié)構(gòu)面的宏觀損傷特性193
10.5.2 試驗(yàn)后結(jié)構(gòu)面的微觀結(jié)構(gòu)分析195
10.6 主要結(jié)論197
參考文獻(xiàn)198