岩石断裂的研究

本文在压剪应力作用下对岩石进行了断裂试验,描述了岩石Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹的压剪特征,并得出了岩石的压剪断裂判据。     

水压力作用下岩石中Ⅰ和Ⅱ型裂纹断裂准则

为了研究裂隙岩体在水作用下的损伤断裂机制,考虑水产生的垂直裂纹面的静水压力和平行裂纹面的拖拽力,分析处于压剪和拉剪状态的单裂纹应力状态,推导出水作用下裂纹的应力强度因子.还定义基于断裂韧度的损伤变量,并将损伤变量引入Dugdale裂纹模型,推导出水损伤作用下压剪和拉剪应力状态下裂纹的应力强度因子.基于压剪条件下的断裂准则和最大周向应力理论,推导出压剪和拉剪应力状态下,考虑水损伤作用的裂隙岩体断裂准则.     

重力坝压剪复合型断裂问题的探讨

重力坝与基岩胶结面间存在压剪型断裂问题。本文建立了压剪型断裂力学模型，提出了压剪复合型应变能密度断裂准则，并且推导了其应力强度因子Ｋ的计算公式。     

混凝土Ⅱ型断裂的FCM和断裂能

本文讨论了混凝土Ⅱ型断裂的机理,并给出了一个产生Ⅱ型断裂的充分条件.从而,提出了Ⅱ型虚拟裂纹模型(FCM).并据此用有限元计算了属于Ⅱ型的剪切断裂能和压剪断裂能.在用刚性加载架对混凝土试样测得剪切荷载-切口相对位移全曲线的基础上,获得了剪切断裂能和压剪断裂能的试验值,它与电算值相当接近.试验结果表明,混凝土Ⅱ型断裂能约为Ⅰ型断裂能的20倍.     

双剪统一强度理论下复合裂纹的研究

应用双剪统一强度理论,研究了复杂应力下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型复合断裂问题,给出了包含反映材料拉压性能差异的参数α及反映中间主应力效应的参数b的双剪统一强度断裂因子,通过改变拉压性能差异系数和中间主应力作用效应系数,退化得到不同屈服准则和不同材料下的断裂因子。当取不同的参数时,该统一解退化为双剪应力屈服准则解、MohrCoulomb解、Tresca和Mises解。结果表明,该双剪统一强度断裂因子可以适应于各种不同材料和不同受力情况,能充分发挥材料潜力,有重要的工程应用价值。     

脆性岩石反平面剪切(III型)断裂机理的有限元分析

采用有限元法分析了反平面剪切盒(I III型)加载下岩石裂纹尖端的应力场,探讨了岩石发生反平面剪切(III型)断裂的机理。计算结果表明:在反平面压剪加载下,当压模角α为55 o～70 o,附加外压力能有效地抑制裂尖拉应力,使得裂尖最大剪应力与最大拉应力的比值τmax/σ1为3～6,τmax较易在σ1之前达到其临界值,从而发生反平面剪切(III型)断裂。反平面剪切盒实验是实现岩石III型断裂和测定岩石III型断裂韧度KIIIC的有效实验方法。     

压剪复合应力强度因子和混凝土压剪断裂判据

含裂纹构件在压剪荷载作用下,裂纹面将闭合.本文在对裂纹前缘应力场的奇异性分析后,得出裂纹尖端只存在K_Ⅱ的结论.试验研究表明,混凝土在压剪情况下的破坏仍符合库仑-莫尔准则.因此,本文对压剪断裂提出了考虑裂纹面闭合和材料内摩擦双重影响的判据:在起裂时,是纯Ⅱ型扩展;其后是沿裂纹扩展方向剪断;并给出两个判据式.经8组单边裂纹压剪试样的试验验证,结果是令人满意的.     

脆性岩石反平面剪切(Ⅲ型)断裂机理的有限元分析

采用有限元法分析了反平面剪切盒（Ⅰ＋Ⅲ型）加载下岩石裂纹尖端的应力场,探讨了岩石发生反平面剪切（Ⅲ型）断裂的机理。计算结果表明：在反平面压剪加载下,当压模角α为55°～70 °,附加外压力能有效地抑制裂尖拉应力,使得裂尖最大剪应力与最大拉应力的比值τmax/σ1为3～6,τmax较易在σ1之前达到其临界值,从而发生反平面剪切（Ⅲ型）断裂。反平面剪切盒实验是实现岩石Ⅲ型断裂和测定岩石Ⅲ型断裂韧度KⅢC的有效实验方法。     

裂缝在压剪条件下的应力场和扩展能

用无缝宽的光测模型试验和位移不连续边界无法研究了压剪条件下缝面和缝端的能量分配和敏感性。试验和计算表明压剪裂纹在缝端存在强烈的应力集中区,属于断裂问题,应由韧性判别,由实验得到的应力场和计算应力场在整体上很相近,但在缝端相差较大,压剪缝延伸可用离缝端一定距离的应力当量韧性来判断。     

河北平原区地壳结构及深部断裂特征

论述了河北平原区地壳结构、深部断裂和重力异常的主要特征，并尝试根据其地壳结构和深部断裂特征做重力异常的解释，从而表明河北平原地壳结构、深部断裂及重力异常特征有着内在的联系。     

脆性材料压剪断裂方向影响因素的宏细观分析

从物理学中摩擦力和固体力学应力状态的概念出发,讨论了脆性材料受压剪断时断裂面上摩擦力的存在性;基于脆性材料压剪宏观断裂形式和细观断裂机理,分析了影响脆性材料压剪断裂的主要因素.分析结果表明,脆性材料单压剪断时,起裂点上断裂面沿最大切应力方向,而试验中观察到宏观剪切面倾角大于45°.主要原因是,试验中试件端面附近存在摩擦...     

对灰铸铁压缩试件的变形及倾斜断口形成过程的探讨

本文在[1]的基础上,通过对断口特征的分区域研究及试件两端三向受压区的错位楔入假设,对试件主要的变形和破坏过程进行了定性的描述和解释。     

土体卸载与加载的差异性

就卸载后土体在压缩变形、静止土压力、卸载强度等方面与加载状态下明显的差异性，进行了探讨性的试验分析，并指出：建立卸载理论的突破点在于强度理论对应力历史的考虑。     

几种合金钢断裂机理与宏观断裂方向的研究

通过研究几种合金钢在常规破坏试验和复合型断裂试验过程中的断裂现象,分析不同应力状态下的断裂试验结果,发现随应力三维度由大到小变化,材料的断裂形式依次为组织断裂、孔洞正断、孔洞剪断、塑性剪断及焊合。且发生孔洞剪断时,危险点位于应力场中应力三维度取极大值处;发生塑性剪断时,危险点位于应力场中等效应力取极大值处,断裂方向均为危险点处最大剪应力作用面方向。     

岩石材料的剪切破坏特征

基于局部化剪切带不连续分叉理论，分析了轴对称压缩状态下岩石材料的剪切破坏特征。分析结果认为，岩石材料在压缩状态下的脆性破坏总是剪切破坏的，单轴压缩状态下的张破坏是剪切破坏的一种极限情形。剪切破坏的破裂角与岩石的应力状态有关，即随着围压的增加，其剪切带与试样径向的夹角逐步降低，但最终可能趋于一个常数。     

考虑孔隙压力影响的碳酸盐岩裂缝成因模式研究

通过三轴压缩实验研究了在不同围压和孔隙压力下碳酸盐岩破裂方式及裂缝分布形态。在设定的加载方式下,针对某异常高压油田碳酸盐岩实验结果表明:岩石在压缩导致破裂的过程中,破裂方式主要与有效应力有关;随着有效围压的增大,岩石逐渐由脆性变形转化为塑性变形。对三轴压缩实验后的岩心磨制了薄片,从微观上分析裂缝成因模式。随着有效围压的增大,裂缝类型分别为劈裂面、高角度缝、共轭剪切缝、高密度网状缝。     

混凝土剪切力学性能试验研究

为探究混凝土剪切力学性能,设置单轴剪切和考虑轴压作用剪切力学试验,应用材料剪切试验机得到不同加载工况下混凝土破坏形态和剪切位移—荷载曲线,通过试验数据对比分析,主要得到以下结论:轴压作用使得平行剪切向混凝土侧面形成一定的斜裂缝,同时使得剪切位移—剪切荷载曲线存在荷载稳定阶段;随着轴压比的提高,混凝土剪切应力和剪切位移明显增大,并对其作用机理进行分析,研究结论对混凝土剪切力学性能的分析具有重要意义。     

利用遥感、重磁数据研究昌化-普陀断裂的空间展布特征

利用遥感影像数据研究昌化—普陀断裂的构造地貌特征,通过小波多尺度方法对布格重力数据进行有效分离,并基于重力、航磁数据分析其深部结构,结合历史地震及前人人工地震资料进一步探讨该断裂的活动性。重力小波细节图表明,该断裂南倾,切穿中上地壳到达下地壳,在下地壳该断裂仍与孝丰—三门湾断裂相切;航磁场揭示该断裂具有比较强烈的活动性,推测昌化—临安段断裂是右旋走滑断裂。综合重力、航磁及前人资料可知,该断裂是杭州地区一条南倾的深大构造断裂,切穿底部基岩至下地壳,控制和影响第四纪地层沉积,至今仍具备一定的活动性和破坏性。     

岩石断裂韧度与抗压强度的相关规律

利用Instron 1342型电液伺服材料试验机,采用单轴压缩试验和双扭常位移松弛试验对大理岩、上盘二辉橄榄岩、下盘二辉橄榄岩、矿石、混合岩5组岩石的试件进行力学参数测试,获得相应的抗压强度、Ⅰ型断裂韧度等试验数据.以试验数据为依据,分析这5组岩石的Ⅰ型断裂韧度与抗压强度的关系.研究结果表明:随着抗压强度σ_c的增加,I型断裂韧度K_(Ⅰc)相应增大,且呈很好的线性关系,其关系式为:K_(Ⅰc)=0.026 5σ_c+0.001 4,其相关系数R~2为0.94.基于该关系式,可由易于测试的抗压强度估算Ⅰ型断裂韧度.     

旋转交错网格在横波分裂和再分裂模拟与分析中的应用

横波分裂可以用来探测地下介质的方位各向异性特征,如地幔流动方向、地壳内断层和应力的方向,以及近地表裂缝发育方位等,在地球深部结构探测和油气田勘探中具有重要作用。由于地下一般存在多层方位各向异性介质,记录的横波可能发生过多次分裂,因此,采用正演方法对横波分裂和再分裂进行数值模拟与分析,对于横波分裂反演和地下横向结构探测具有重要意义。旋转交错网格由于将速度和应力的不同分量置于同一网格点,可以避免各向异性参数的插值,正演更为精确。因此,采用旋转交错网格对方位倾斜横向各向同性介质的一阶速度-应力方程差分离散,并构造完全匹配层边界,实现了多层方位各向异性介质多分量逆VSP资料的正演;然后以此为基础,分析了横波发生分裂和再分裂时分裂参数随方位变化的规律;最后采用层剥离策略对多层方位各向异性进行反演和补偿,并探讨了层剥离方法的应用条件和技巧。