岩石拉伸剪切变形破坏特征与破坏准则

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：2013年5月By【JingyunGuo】ADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofGeologicalEngineeringInstituteofGeologyandGeophysicsChineseAcademyof

2、SciencesMay,2013中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在奎宝定导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得主国歪螳院丝厦皇丝韭物堡巫究所重甚他麴直狃捡的学位或证书而使用过的材料。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做了明确的说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：虽耋至茎签字日期：≯易年厶月乡日学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解主国科堂院垫厦皇丝韭堑翌研究压有关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；生国型堂陵塑近皇丝韭堑堡巫究压可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。保密论文注释：本学位论文属于保密范畴，保密期限一年，解密后适用本授权书。学位论文作者签名：奔诲芝签字El期：训弓年‘月石El新虢峦誊L签字日期：沙幢年6月9El捅要摘要拉剪应力状

4、态是岩石破坏的一种复杂应力状态，也是岩石破裂最不利的应力条件，在传统近地表地质工程中，这种应力状态鲜有出现，所以国内外在该领域研究工作有限，还不能充分揭示岩石在拉剪应力条件下的破裂准则和破裂机理。但在当前日新月异的深部地质资源与能源开发过程中，诱发深部岩石破裂来更充分的开采地质资源能源是一种新的开发手段，这种深部岩石破裂需要形成剪切裂缝，破裂过程的应力状态非常复杂，是否是由于拉剪应力状态形成岩石剪切裂缝尚不清楚，有待深入研究。针对目前国内外在岩石拉剪试验技术上的不足与仪器的缺乏，进行了岩石拉伸剪切机构的研制。试验设备可进行

5、循环拉压波动加载岩石剪切蠕变试验，为研究拉伸剪切条件下岩石介质的响应与损伤破裂机制，探索拉剪应力条件下岩石介质损伤破裂过程与演进机制提供基础的实验支撑条件。通过对花岗闪长岩和细砂岩进行大量的单轴压缩试验，三轴压缩试验，劈裂试验，得到了两者的基本力学性质指标。然后在此基础上利用自行研制的岩石拉伸剪切机构对两者进行拉伸剪切试验。分别得到了各自在拉剪区的强度准则。通过将拉剪区和压剪区进行综合分析研究，得到花岗闪长岩的强度准则可以用双直线型莫尔强度准则进行拟合。对于细砂岩来说，结构面的存在对强度准则的影响较大，选用受结构面影响较小

6、部分的拉剪数据与压剪数据进行综合分析，发现同样可以使用双直线性莫尔强度准则进行拟合。利用三维激光扫描技术和SEM技术，分别对花岗闪长岩的拉剪断面进行了扫描分析。通过自行编制的分维程序，分别对三维激光扫描的结果和SEM扫描结果进行了分维计算，发现两者有很好的一致性，岩石断面的分维值随着拉力的增大而增大，及粗糙度增大。通过观察SEM图像并结合前人的研究成果，总结了岩石拉伸剪切的微观断裂方式。通过对花岗闪长岩进行了颗粒流模型的数值试验研究。得到了此种岩石的拉剪变形特点和颗粒的微观运动特征。另外发现随着拉力的增大，拉剪面的微观不规

7、则程度增加及粗糙程度加剧，这与岩石断面分析的结果较吻合。另外剪切速率增加，拉剪面的凹凸程度增大，这与实验室试验的结果很吻合。关键词：岩石拉伸剪切，拉剪设备，破裂面特征，强度准则，颗粒流模拟中国科学院大学硕士学位论文岩石拉伸剪切变形破坏特征与破坏准则AbstractTensile-shearstateisacomplexstressstateinrockdamage，andthemostunfavorablestressconditionsofrockfailure．Inthetraditionalnear-surfaceg

8、eologicalengineering，thestressstateisabsent，SOtheresearchislimitedinthisfieldbothathomeandabroad．Thefracturecriterionandmechanismarenotfullyrevealedofro