干湿循环环境下节理砂岩破裂特性研究.docx

干湿循环环境下节理砂岩破裂特性研究

目录

内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1.1节理砂岩在干湿循环环境下的工程应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.2干湿循环对节理砂岩力学性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2研究意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.3国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.3.1干湿循环作用下岩石力学特性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.3.2节理砂岩破裂机制研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

1.4研究方法与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

节理砂岩基本性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1节理砂岩的物理性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

2.1.1矿物组成与结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

2.1.2节理特征与分布．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.2节理砂岩的力学性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

2.2.1基本力学参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

2.2.2节理砂岩的破坏模式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

干湿循环对节理砂岩破裂特性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

3.1干湿循环作用下节理砂岩的力学行为．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

3.1.1应力应变关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

3.1.2轴向和横向力学性能变化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

3.2干湿循环引起的节理砂岩微观结构演变．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

3.2.1节理扩展与连通．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.2.2微裂纹的形成与发展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

节理砂岩破裂特性实验研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

4.1实验材料与设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

4.1.1节理砂岩样品．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34

4.1.2加载设备与测试系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

4.2干湿循环实验方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.2.1干湿循环试验方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

4.2.2加载与卸载过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

4.3实验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

4.3.1应力应变曲线分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

4.3.2破裂过程与破坏模式分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

节理砂岩破裂特性数值模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

5.1数值模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

5.1.1岩石力学模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

5.1.2节理模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

5.2数值模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

5.2.1干湿循环对节理砂岩力学