岩石直接拉伸与压缩循环加载试验与变形特性的研究

论文摘要

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。

论文目录

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