酸性环境下层状复合岩石力学性能及破坏特征研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文酸性环境下层状复合岩石力学性能及破坏特征研究学位申请人：李进学科专业：工程力学指导教师：刘永胜教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获

2、得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要酸性环境下层状复合岩石力学

3、性能及破坏特征研究摘要随着我国社会经济的发展，地下空间的利用越来越受到重视。其中深部地下工程岩体性能的多样性、复杂性是制约地下工程建设的重要因素，特别是针对深部地下复杂环境中的层状复合岩体，其界面层性状的不稳定给研究工作及实际工程带来了巨大的困难和挑战。本文以深部岩体原材料进行加工制作成不同类型的层状复合岩石试件，考虑酸性环境以及界面层角度不同的影响，进行层状复合岩石力学性能及破坏机理的试验研究，研究工作主要内容如下：(1)选取红砂岩、青砂岩以及大理岩为初始岩样，制作了不同类型、不同界面层倾角的层状复合岩样，并进行了pH=2和pH=4酸性溶液下养护，观测了酸性环境对不

4、同岩样的表征和质量的影响。(2)开展了酸性养护后层状复合岩石的单轴抗压试验，得到了其荷载-位移曲线及单轴抗压强度，试验分析表明：酸性溶液养护明显降低了岩样的抗压强度，且酸性强度越大，抗压强度下降越大；界面层倾角越大，酸性对强度的影响越小。界面层倾角越大，复合岩石的单轴抗压强度越低，且不同界面倾角试件的破坏模式不同。(3)进行了动态冲击试验，得到动态应力-应变关系曲线及动态抗压强度，试验结果表明：当界面层倾角较小时，酸性溶液能降低其动态抗压强度；当倾角达到一定范围后，同静态试验相似，酸性环境的影响大幅减小；界面层倾角对岩样的动态抗压强度有较大影响，倾角越大，动态抗压强度

5、越低；当倾角继续增大达到垂直时，酸性环境又呈主导作用；冲击荷载越大动态抗压强度越高。(4)研究表明，界面倾角不同，岩样的动态破坏模式不同；水平倾角时发生穿越界面层劈裂破坏，15度倾角时发生穿越界面层剪切破坏，倾角为对角时发生沿界面层滑移破坏，垂直时发生沿界面层劈裂破坏。(5)基于单一岩石的动态本构模型和实验结果，建立了层状复合岩石的动态本构模型，其中考虑界面层倾角的影响效应，模型曲线与试验结果曲线吻合较好。关键词：层状复合岩石，岩石动力学，酸性环境，破坏模式，本构关系IAbstractSTUDYONMECHANICALPROPERTIESANDFAILURECHARA

6、CTERISTICSOFLAYEREDCOMPOSITEROCKUNDERACIDENVIRONMENTABSTRACTTheuseofundergroundspacehasbeenpaidmoreandmoreattentionwiththedevelopmentofourcountry'ssocietyandeconomy.Thediversityandcomplexityofrockmassperformanceindeepundergroundengineeringisanimportantfactorrestrictingtheconstructionofu

7、ndergroundengineering.Theinstabilityoftheinterfacelayerhasbroughtgreatdifficultiesandchallengestotheresearchworkandthepracticalengineering,especiallythelayeredcompositerockmassinthedeepundergroundcomplexenvironment.Inthispaper,differenttypesoflayeredcompositerockspecimensaremad