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受弯条件下薄层灰岩的力学响应行为试验研究
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071, [2]东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(No.11232024);国家自然科学基金国际合作重大项目(No.41320104005).
中文摘要:

鉴于薄层岩体在实际地下工程中经常发生弯折破坏,利用三点弯曲试验对单层灰岩及含弱面灰岩试样进行抗弯性能测试,探究岩层受弯作用时的变形及破坏特征。试验结果表明,薄层灰岩的抗弯性能与层厚密切相关,单宽峰值弯矩及峰值力对应的岩梁挠度随层厚变化规律基本符合材料力学理论公式计算结果。薄层灰岩弯折破裂模式呈现多样化,既有垂直切穿层理的I型裂纹,也有在弱面处发生转折并沿弱面扩展的断续裂纹,以及与层理斜交的复合型裂纹等。理论分析表明,薄层岩体中的裂纹扩展路径主要受层面拉、剪强度(或断裂韧度)与岩石抗拉强度(或断裂韧度)的相对大小控制。利用双模量理论结合弯曲试验求解岩石拉伸模量需要进行迭代计算,拉压模量相差越大,迭代次数越多,收敛值越偏离初值。试验所得规律有助于深入理解薄层岩体弯曲变形特征及弯折破坏机制,并可作为对薄层岩体受弯作用理论及数值计算的有益补充。

英文摘要:

Bending failures are common phenomena in thin-bedded rock mass during underground construction. In order to investigate deformation feature and failure process of rock under bending conditions, three-point bending tests were conducted on single-layer limestone samples and bedded specimens with weak planes. Our results illustrate that a close relationship exists between flexural capacity of the specimen and bed thickness, and the variations of the peak moment per width and the deflection at the peak force with specimen thickness can be reasonably predicted by the beam theory. It is shown that various fracture modes appear during testing, including mode I cracks perpendicular to bedding, zigzag cracks with changing direction at interfaces(weak planes), and oblique cracks across bedding. Theoretically, crack paths in thin-bedded rock mass are mainly controlled by the relative magnitudes of strengths (or fracture toughness) between rocks and interfaces. Tensile modulus is obtained by iteratively using the double modulus theory. Iteration process converges relatively slowly when the difference between compressive and tensile moduli is significant. These findings prove to be helpful in understanding the deformation characteristics and failure mechanisms of thin-bedded rock masses under bending conditions.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873