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