硬质岩石卸荷破坏特性试验研究

《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言岩体工程中的瞬时卸荷现象是一种常见的地质灾害，它常常引发岩体破坏，对工程安全产生严重威胁。

瞬时卸荷破坏的特征及机理一直是岩石力学领域的研究重点。

本文通过数值模拟的方法，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行了深入的研究。

二、研究方法本文采用有限元数值模拟方法，基于连续介质力学和弹塑性力学理论，对岩体在瞬时卸荷条件下的破坏过程进行模拟。

在模型中，我们考虑了岩体的材料属性、边界条件、初始应力场等因素，以及岩体破坏的物理过程，如裂隙扩展、材料软化等。

三、岩体破坏特征通过数值模拟，我们发现瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 裂隙扩展迅速：在瞬时卸荷条件下，岩体内的原有裂隙迅速扩展，形成新的裂隙，破坏了岩体的完整性。

2. 破坏形式多样：岩体破坏形式包括剪切破坏、拉伸破坏和混合破坏等。

其中，剪切破坏和拉伸破坏是主要的破坏形式。

3. 破坏区域明显：在岩体破坏过程中，破坏区域逐渐扩大，形成明显的破坏带。

四、岩体破坏机理根据数值模拟结果，我们认为瞬时卸荷岩体破坏的机理如下：1. 应力重分布：瞬时卸荷后，岩体内的应力重新分布，使得某些区域的应力集中，超过了岩体的强度极限。

2. 裂隙扩展：在应力集中的区域，原有裂隙迅速扩展，形成新的裂隙。

这些裂隙的扩展和连接导致岩体的破坏。

3. 材料软化：随着裂隙的扩展和岩体的破坏，岩体的材料属性发生变化，如强度降低、刚度减小等。

这些变化进一步加剧了岩体的破坏。

五、结论通过数值模拟的方法，我们深入研究了瞬时卸荷岩体破坏的特征及机理。

结果表明，瞬时卸荷条件下，岩体破坏具有裂隙扩展迅速、破坏形式多样和破坏区域明显的特征。

同时，我们揭示了瞬时卸荷岩体破坏的机理包括应力重分布、裂隙扩展和材料软化等过程。

这些研究结果对于预测和防止岩体工程中的瞬时卸荷灾害具有重要意义。

六、建议与展望针对瞬时卸荷岩体破坏问题，我们建议在实际工程中采取以下措施：1. 加强监测：对岩体进行实时监测，掌握其应力、应变和裂隙扩展等情况，及时发现潜在的危险区域。

第22卷 第12期岩石力学与工程学报 22(12)：2028～20312003年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec ，20032001年11月20日收到初稿，2002年3月25日收到修改稿。

* 国家自然科学青年基金项目(49602040)及国家电力公司九五攻关项目(SPKJ006-02-04)资助。

作者 沈军辉 简介：男，37岁，1988年本科毕业于成都地质学院，2000年于成都理工大学地质工程专业获博士学位，2003年1月东南大学土木工程博士后工作站出站，现任副教授，主要从事水利水电工程地质、岩土工程、地下工程、地质灾害的勘察与防治等方面的工作。

E-mail ：jhshen2001@ 。

卸荷岩体的变形破裂特征＊沈军辉1 王兰生1 王青海1 徐 进2 蒋永生3 孙宝俊3(1成都理工大学环境与土木工程学院 成都 610059) (2四川大学水利水电工程学院 成都 610064) (3东南大学土木工程学院 南京 210096)摘要 在岩石试件卸荷试验的基础上，结合大型开挖工程，研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。

研究表明，岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为特征，并存有张剪性和剪性破裂；卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外，其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制，比岩石更易发生变形与破坏，特别是其破裂体系，很大程度上受岩体结构的控制。

关键词 岩石力学，卸荷岩体，卸荷试验，变形破裂特征分类号 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-2028-04DEFORMATION AND FRACTURE FEATURESOF UNLOADED ROCK MASSShen Junhui 1，Wang Langsheng 1，Wang Qinghai 1，Xu Jin 2，Jiang Yongsheng 3，Sun Baojun 3(1College of Environment and Civil Engineering ，Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059 China )(2School of Hydraulics and Electric Power ，Sichuan University ， Chengdu 610064 China )(3Civil Engineering College ，Southeast University ， Nanjing 210096 China )Abstract On the basis of unloading tests of rock sample ，the deformation and fracture features of unloaded rock mass are studied in conjunction with fracture systems of some large excavation project. Research shows that the deformation of unloaded rock is of intense dilatancy in unloading direction ，the fracture is characterized by tensile one ，and there are tensile-shear fractures and shear fractures. The deformation and fracture feature of unloaded rock mass is dominated by the rock mass structure ，and deformation and failure in unloaded rock is prone to take place compared with those in rock. Especially ，the fracture system ，is controlled by the rock mass structure. Key words rock mechanics ，unloaded rock mass ，unloading tests ，deformation and fracture feature1 前 言开展岩体卸荷破坏机制的研究，不但对于揭示卸荷岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。

大理岩真三轴单面卸荷条件下加卸载试验研究岩石力学性质的研究对于地质灾害防治、矿山开采、岩土工程等领域具有重要意义。

而大理岩作为一种重要的岩石类型，在实际工程中应用广泛。

因此，对大理岩力学性质进行深入研究具有重要的理论和实践价值。

在大理岩力学性质研究中，单面卸荷条件下的加卸载试验对于理解岩石的损伤演化和力学参数变化有着重要作用。

本文将对大理岩真三轴单面卸荷条件下加卸载试验进行研究，以期能够进一步了解其力学性质。

首先，进行真三轴单面卸荷条件下的加卸载试验需要准备合适的试验样品。

选取具有一定规模和质量的大理岩样品，并根据真三轴试验的需求进行适当处理，以确保试验的可靠性和准确性。

其次，在试验过程中，需根据真三轴单面卸荷的要求，对试样施加加载。

可以选用液压机等工具对样品进行加荷，以模拟实际地质条件下的应力状态。

在加荷过程中，需要记录试样的变形和应力变化情况，以便后续分析。

然后，在试样加载到一定程度后，进行单面卸荷处理。

单面卸荷是指在保持试样一侧的加载条件不变的情况下，减小另一侧的加载条件。

这种处理方式可以模拟实际工程中一侧受到较大荷载而另一侧处于较小负荷的真实情况。

最后，在试样单面卸荷后，继续对试样进行加载。

通过观察试样的应力变化和变形情况，可以得到试样在单面卸荷条件下的力学性质参数。

通过比对加卸载前后的试样性能，可以了解试样的损伤演化和力学参数的变化规律。

综上所述，大理岩真三轴单面卸荷条件下的加卸载试验是一种研究大理岩力学性质的重要手段。

通过该试验，可以深入了解大理岩的应力变形特性和力学参数，为实际工程的设计和施工提供科学依据。

未来，我们可以在此基础上进一步开展相关研究，以推动大理岩力学性质研究的发展。

第22卷 第12期岩石力学与工程学报 22(12)：2028～20312003年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec ，20032001年11月20日收到初稿，2002年3月25日收到修改稿。

* 国家自然科学青年基金项目(49602040)及国家电力公司九五攻关项目(SPKJ006-02-04)资助。

作者 沈军辉 简介：男，37岁，1988年本科毕业于成都地质学院，2000年于成都理工大学地质工程专业获博士学位，2003年1月东南大学土木工程博士后工作站出站，现任副教授，主要从事水利水电工程地质、岩土工程、地下工程、地质灾害的勘察与防治等方面的工作。

E-mail ：jhshen2001@ 。

卸荷岩体的变形破裂特征*沈军辉1王兰生1王青海1徐 进2 蒋永生3 孙宝俊3(1成都理工大学环境与土木工程学院 成都 610059) (2四川大学水利水电工程学院 成都 610064) (3东南大学土木工程学院 南京 210096)摘要 在岩石试件卸荷试验的基础上，结合大型开挖工程，研究了岩体在卸荷状态下的变形破裂特征。

研究表明，岩石在卸荷状态下的变形表现为沿卸荷方向的强烈扩容，其破裂以张性破裂为特征，并存有张剪性和剪性破裂；卸荷岩体除具有上述变形破裂特征外，其变形破裂程度及方式受岩体结构的控制，比岩石更易发生变形与破坏，特别是其破裂体系，很大程度上受岩体结构的控制。

关键词 岩石力学，卸荷岩体，卸荷试验，变形破裂特征分类号 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-2028-04DEFORMATION AND FRACTURE FEATURESOF UNLOADED ROCK MASSShen Junhui 1，Wang Langsheng 1，Wang Qinghai 1，Xu Jin 2，Jiang Yongsheng 3，Sun Baojun 3(1College of Environment and Civil Engineering ，Chengdu University of Technology ， Chengdu 610059 China )(2School of Hydraulics and Electric Power ，Sichuan University ， Chengdu 610064 China )(3Civil Engineering College ，Southeast University ， Nanjing 210096 China )Abstract On the basis of unloading tests of rock sample ，the deformation and fracture features of unloaded rock mass are studied in conjunction with fracture systems of some large excavation project. Research shows that the deformation of unloaded rock is of intense dilatancy in unloading direction ，the fracture is characterized by tensile one ，and there are tensile-shear fractures and shear fractures. The deformation and fracture feature of unloaded rock mass is dominated by the rock mass structure ，and deformation and failure in unloaded rock is prone to take place compared with those in rock. Especially ，the fracture system ，is controlled by the rock mass structure. Key words rock mechanics ，unloaded rock mass ，unloading tests ，deformation and fracture feature1 前 言开展岩体卸荷破坏机制的研究，不但对于揭示卸荷岩体的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害机理等方面均具十分重要的理论意义，而且对于岩体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用价值。

河谷区岩质边坡卸荷变形特征研究的开题报告
一、选题背景
河谷区是我国重要的生产生活水源地，其地质条件决定了河谷区的岩质边坡特别常见。

岩质边坡是具有不确定性和复杂性的地质体系，受到多种因素影响容易发生卸
荷变形和滑坡等地质灾害。

因此，对岩质边坡的卸荷变形特征进行深入研究，可以更
好地预测和防治河谷区的岩质边坡灾害，保障人民生命财产安全和河谷区的稳定发展。

二、研究目的和意义
通过对河谷区岩质边坡卸荷变形特征的研究，探究岩质边坡卸荷失稳的机制和规律，为预防和控制岩质边坡的灾害提供科学依据和理论支持。

此外，还可以为岩质边
坡的工程设计和施工提供参考，提高岩质边坡的稳定性并减少潜在的地质灾害风险。

三、研究内容和方法
1.研究区域的岩性、结构和水文地质特征，并对卸荷变形特征进行野外调查和测量。

2.通过对研究区域的室内和室外试验，探究卸荷变形特征对岩石力学性质的影响。

3.利用数值模拟的方法，模拟研究区域的卸荷变形特征，明确不同因素对岩石卸荷稳
定性的影响。

4.根据实测资料和数值模拟结果，建立相应的岩质边坡卸荷失稳的预测
和防治模型。

四、预期结果和创新点
1.探究河谷区岩质边坡卸荷变形特征及其机制和规律，建立相应的预测和防治模型，为河谷区岩质边坡的工程治理提供科学依据和理论支持。

2.揭示岩质边坡卸荷变
形特征与岩石力学性质之间的关系，提高岩质边坡的稳定性并减少潜在的地质灾害风险。

3.通过深入研究河谷区岩质边坡卸荷变形特征，为相关领域的研究和应用提供新
的思路和创新点。

硬脆性岩石卸荷流变试验及长期强度研究张龙云;张强勇;李术才;江力宇;袁圣渤;杨尚阳;杨文东【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)010【摘要】为了进一步认识硬脆性岩石的卸荷流变行为,采用岩石全自动三轴伺服流变仪对硬脆性花岗岩进行了三轴卸荷流变试验,重点观察分析了硬脆性岩石在卸荷条件下的蠕变规律及蠕变特性,并根据试验结果对硬脆性岩石的卸荷长期强度的确定方法进行分析.试验结果表明,硬脆性岩石卸荷流变行为与加载流变不同,侧向比轴向更容易发生蠕变行为;偏应力水平越高,稳态蠕变速率越大,且二者符合指数函数关系;当应力水平超过流变阈值时,岩石进入加速蠕变阶段,并迅速发生延性扩容破坏.根据试验结果,岩石卸荷蠕变的长期强度应根据岩石稳态蠕变阶段轴向和侧向速率交点来确定,这样确定的岩石长期强度值要比传统方法确定的岩石长期强度值提升约10％的可靠度.【总页数】9页(P2399-2407)【作者】张龙云;张强勇;李术才;江力宇;袁圣渤;杨尚阳;杨文东【作者单位】山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学后勤保障部,山东济南250100;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061;山东交通学院数理系,山东济南250023;中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TD315【相关文献】1.脆性岩石的流变长期强度研究进展与展望 [J], 曾锋;钟赣平2.硬脆性岩石卸荷流变特性及本构模型研究 [J], 杨尚阳;张龙云3.硬脆性岩石卸荷流变特性及拟合回归分析 [J], 张龙云;张强勇;杨尚阳;丁炎志;4.硬脆性岩石卸荷流变特性及拟合回归分析 [J], 张龙云;张强勇;杨尚阳;丁炎志5.锦屏水电站大理岩卸荷条件下的流变试验及本构模型研究 [J], 朱杰兵;汪斌;邬爱清;胡建敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言随着地球科学的不断发展和进步，岩体破坏问题成为了研究的重要课题之一。

其中，瞬时卸荷岩体破坏是一种常见的地质灾害现象，对于此类现象的研究不仅有助于揭示岩体破坏的内在机制，还可以为地质灾害的预测和防治提供理论依据。

本文将通过数值模拟的方法，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究。

二、研究背景及意义瞬时卸荷岩体破坏是指岩体在受到外部因素（如地震、降雨、地下水位变化等）的瞬间作用下，发生的迅速破裂和变形过程。

该过程涉及多种复杂的地质条件和力学机制，其研究具有重要的理论意义和实践价值。

一方面，深入理解瞬时卸荷岩体破坏特征及机理有助于丰富和完善地球科学、地质工程等领域的基础理论；另一方面，研究成果可为实际工程中岩体的稳定性和安全性评价提供依据，对地质灾害的预测和防治具有重要意义。

三、研究方法本文采用数值模拟的方法，利用有限元分析软件对瞬时卸荷岩体破坏过程进行模拟。

具体方法包括：1. 确定模拟范围和岩体性质，包括材料模型、物理参数等；2. 建立数值模型，设置初始应力场和边界条件；3. 模拟瞬时卸荷过程，包括施加外部荷载、改变边界条件等；4. 观察和分析模拟结果，提取岩体破坏特征及机理。

四、瞬时卸荷岩体破坏特征根据数值模拟结果，瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 破裂形态：岩体在瞬时卸荷作用下发生破裂，破裂形态多样，包括张性破裂、剪切破裂等；2. 变形特征：岩体在破裂过程中发生显著的变形，包括拉伸变形、剪切变形等；3. 能量变化：瞬时卸荷过程中，岩体内部能量发生显著变化，包括弹性势能和损伤能的转化和释放；4. 影响因素：岩体的破坏程度受多种因素影响，如岩体性质、外部荷载、边界条件等。

五、瞬时卸荷岩体破坏机理根据数值模拟结果和前人研究成果，瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力重分布：瞬时卸荷导致岩体内应力重分布，局部区域出现高应力集中；2. 裂纹扩展：高应力集中区域易发生裂纹扩展，裂纹扩展过程中吸收能量并导致岩体破裂；3. 能量转化与释放：岩体在破裂过程中发生能量转化和释放，包括弹性势能转化为热能等；4. 多种因素共同作用：瞬时卸荷岩体破坏是多种因素共同作用的结果，包括岩体性质、外部荷载、边界条件等。

山地研究(SHA N DI Y AN JIU)=M O U N T A IN RESEA RCH,1998,16(4):281～285 岩石卸荷破坏特征与岩爆效应王贤能　黄润秋(成都理工学院工程地质研究所　成都　610059) 提　要　岩爆是在地下洞室开挖卸荷过程中发生的,岩爆特征与岩石卸荷破坏特征密切相关.本文设计了模拟洞室开挖过程的三轴卸荷实验,探讨了岩石在不同卸荷速率条件下的变形破坏特征及其岩爆效应.关键词　三轴卸荷实验　卸荷速率　岩爆效应卸荷变形破坏现象在自然界中广泛存在.在岩质边坡中,卸荷将引起临空面附近岩体内部应力重分布、造成局部应力集中效应,并且在卸荷回弹变形过程中,还会因差异回弹而在岩体中形成一个被约束的残余应力体系.岩体在卸荷过程中的变形与破坏正是由这种应力变化引起的.在张应力集中带发展成拉裂面;在平行于临空面的压应力集中带处发展而成平行于临空面的压致拉裂面或剪切破裂面[1].卸荷回弹同样可以在岩体中形成残余剪应力,并导致剪切破裂.高地应力区钻进过程中所见到的岩芯饼裂的形成就是这种机制.我国长江葛洲坝大型机窠开挖过程中所观测到的沿平缓软弱夹层发生的向临空方向的剪切滑移,就是一种非常典型的差异卸荷回弹现象[1].王兰生教授提出的“浅生时效构造”,也是一种与卸荷有直接关系的新概念[2].孔德坊教授在研究成都粘土中的裂隙成因时,认为卸荷作用是产生这种裂隙的根本原因[3].处在高地应力地区的地下工程开挖过程中发生的岩爆,也是一种典型的卸荷破坏现象.过去对岩爆的岩石力学试验研究一般都采用加荷试验方式,这与岩爆发生时的应力过程并不吻合,只有采用卸荷试验方式才符合实际.由于试验条件限制和工程问题的复杂性,卸荷试验的实现比较困难.近十余年来,随着岩石力学的深入发展和工程实际的需要,我国逐步开展了岩体卸荷试验研究工作[4].本文选取西(安)(安)康铁路秦岭深埋隧道的混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩、攀枝花石灰矿的灰岩,探讨了岩石在两种卸荷速率条件下的变形破坏特征以及与岩爆的关系.1　模拟硐室开挖卸荷过程的三轴试验设计地下硐室在开挖过程中,围岩应力发生重分布.径向应力( r)随着向自由表面接近逐渐减小至洞壁处变为零;而切向应力( )的变化有不同的情况,在一些部位越接近自由表面切向应力越大,并于洞壁处达到最高值(即产生压应力集中现象),在另一些部位,越接近自由表面切向应力越小,有时在洞壁处甚至出现拉应力(即产生拉应力集中现象).由此看来,地下硐室的开挖在围岩中引起强烈的应力分异现象,使围岩应力差越接近自由 *国家杰出青年科学基金(编号49525204)和教育部跨世纪优秀人才计划基金资助研究.收稿日期:1998-03-15,改回日期:1998-03-29.表面越大,至洞壁处达最大值,所以,围岩的破坏必将从硐室周边开始.假定围岩径向应力 r 为最小主应力 3,切向应力 为最大主应力 1,则在硐室开挖卸荷过程中,最小主应力 3一直减小;最大主应力 1的变化有三种情况,可能增大,可能减小,也可能不变.相比之下,当最大应力 1增大,而最小应力 3减小时,其应力差( 1- 3)最容易达到岩体的破坏极限状态.基于此,这里将模拟岩体在这类应力路径下的卸荷破坏特征.本次试验是在成都理工学院地质灾害防治与地质环境保护国家专业试验室M TS 岩石试验机上完成的.试验中选取两种卸荷控制方式:位移控制(LVDT 控制)和荷载控制(FORCE 控制).位移控制(LV DT 控制)方式的过程是:对岩样称施加静水压力,然后使轴压略微升高(视岩石的强度而定);保持试验系统(由岩样和两端压头组成)的轴向位移不变(即LVDT 控制),逐渐卸除围压,直至破坏.其典型的应力路径如图1所示.图中,S 点为静水压力状态,SU 为加荷阶段;U 点为卸荷开始点,UF 段为卸荷阶段;F 点为卸荷破坏点.图1　L V DT 控制方式的应力路径Fig.1　Stress path of LVDT control typefor un load ing p roces s 图2　F O RCE 控制方式的应力路径Fig.2　Stres s path of FORCE control type for unloading process荷载控制(FORCE 控制)方式的过程是:对岩样先施加静水压力,然后使轴压略微升高(视岩石的强度而定);保持试验系统的荷载不变(即FORCE 控制),逐渐卸除围压,直至破坏.其典型的应力路径如图2所示.图中,S ′点为静水压力状态,S ′U ′为加荷阶段;U ′点为卸荷开始点,U ′F ′段为卸荷阶段;F ′点为卸荷破坏点.两种卸荷方式的应力路径很相似,不同之处在于卸荷过程中围压 3的减少量 3与轴压 3的增加量 1的比率不同.位移控制(LVDT 控制)方式的比值 3/ 1为1.13,荷载控制(FORCE 控制)方式的 3/ 1为0.14,即位移控制方式的卸荷速率比荷载控制方式的卸荷速率快.2　岩石的卸荷过程中的变形破坏特征本次试验选取以下三种岩石:秦岭隧道工程的混合花岗岩、含绿色矿物混合花岗岩和攀枝花石灰矿的石灰岩.其中秦岭隧道混合花岗岩取自隧道进口端曾经发生过岩爆位置的岩石.为便于对比,每种岩石分别做了加荷试验.试验结果如图3～5和表1所示.图4为位移控制(LVDT 控制)方式卸荷试验曲线,图5为荷载控制(FORCE 控制)方式卸荷试验曲线.从图3中可以看出,岩石在位移控制(LVDT 控制)方式下卸荷,其加荷段与卸荷段的变形特征明显不同(图中U 点为卸荷开始点).加荷段的斜率明显比卸荷段的斜率大,282山 地 研 究16卷(1)灰岩(2)混合花岗岩(3)含绿色矿物混合花岗岩图3　岩石加荷试验曲线Fig.3　The strain-stress cur ves of rock s am ple under loading cond itios即岩石在加荷过程中的弹性模量比卸荷过程的弹性模量大(如表1所示).攀矿石灰岩加荷段的弹性模量为41.63GPa ,而卸荷段的弹性模量为40.73GPa.与加荷试验相比,位移控制(LVDT 控制)方式下岩石卸荷破坏时的应力差明显减小(如表1所示).攀矿石灰岩加荷试验破坏时的应力差为251.M Pa,而卸荷破坏时的应力差为115.62M Pa;秦岭隧道混合花岗岩加荷试验破坏时的应力差为273.87M Pa ,而卸荷破坏时的应力差155.57M Pa .这说明,岩石在卸荷过程中其强度明显降低.图3岩石加荷试验曲线与5卸荷试验曲线(荷载控制)相比,同类岩石在卸荷过程中的变形量增大,弹性模量降低(如表1所示).秦岭隧道混合花岗岩卸荷弹性模量为44.88GPa(图5a 所示),而相应的加荷弹性模量为53.48GPa.(a )石灰岩;(b )混合花岗岩;(c)含绿色矿物混合花岗岩图4　岩石卸荷试验曲线(L V DT 控制)Fig.4　T est curves of rock sample under u nload ingcondition controlled by L VDT type (a )石灰岩( 1=30.53M Pa , 3=30M Pa ),(b )石灰岩( 1=38.98M Pa, 3=30M Pa),(c)混合花岗岩图5　岩石卸荷试验曲线(F ORCE 控制)Fig.5　T es t cu rves of rock sample un der unloading con dition con tr olled by FORCE type从表1可以看出,岩石卸荷速度越快,其强度越低.位移控制(LVDT 控制)方式围压减小量与轴压增加量的比值为1.13,而荷载控制(FORCE 控制)方式围压减小量与轴压增加量的比值仅为0.14,因此,位移控制卸荷方式下岩石的强度将比荷载控制卸荷方式下岩石的强度低.攀矿石灰岩,位移控制方式卸荷破坏时的应力差为115.62M Pa(破坏时的围压为2.43M Pa ),而荷载控制方式卸荷破坏时的应力差为214.40M Pa (破坏时的围压为9.90M Pa )。

卸荷条件下岩石破坏宏细观机理与地下工程设计计算方法研究一、本文概述本文旨在深入探讨卸荷条件下岩石破坏的宏细观机理，并针对地下工程设计计算方法进行研究。

我们将首先概述卸荷条件下岩石破坏的基本概念，然后分析岩石破坏的宏细观机理，包括岩石的力学特性、破坏模式以及破坏过程中的微观结构变化。

接着，我们将重点研究地下工程设计计算方法，结合卸荷条件下岩石破坏的宏细观机理，提出更为准确、可靠的设计计算方法。

本文的研究将为地下工程的设计、施工和安全管理提供重要的理论依据和实践指导。

通过对卸荷条件下岩石破坏的宏细观机理进行深入剖析，我们可以更好地理解岩石在卸荷过程中的力学行为和破坏机制，为地下工程的设计提供更为精确的理论基础。

结合地下工程设计的实际需求，我们可以进一步优化设计计算方法，提高地下工程的安全性和稳定性。

本文的研究具有重要的理论意义和实践价值。

一方面，它将丰富和完善岩石力学和地下工程设计的理论体系；另一方面，它将为地下工程的设计、施工和安全管理提供更为有效的技术支持和方法指导。

我们相信，随着研究的深入和技术的进步，地下工程的设计计算方法将更加成熟、完善，为地下空间的开发利用提供更为可靠的技术保障。

二、卸荷条件下岩石破坏的宏观机理卸荷条件是指岩石体在受到外部荷载作用后，随着荷载的逐渐减小或消除，岩石体内部应力状态发生变化，进而引发岩石破坏的过程。

在卸荷条件下，岩石破坏的宏观机理主要表现为应力重分布、损伤累积和破坏模式转变等方面。

卸荷条件下岩石内部的应力状态会发生变化。

在荷载作用下，岩石体内部产生压应力，随着荷载的减小或消除，压应力逐渐转化为拉应力或剪应力。

这种应力状态的变化会导致岩石体内部的微裂缝扩展和连通，进而形成宏观裂缝，最终导致岩石破坏。

卸荷条件下岩石损伤会不断累积。

在卸荷过程中，岩石体内部的微裂缝不断扩展和连通，导致岩石的完整性受到破坏，损伤不断累积。

随着损伤的累积，岩石体的力学性质发生变化，如弹性模量降低、强度减弱等，进而加速了岩石的破坏过程。

卸荷条件下岩石破坏能量演化试验研究进展裴峰;张军工;马庆福;纪洪广;向鹏【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2017(000)005【摘要】岩石在变形破坏过程中不断与外界交换着物质和能量,是一个能量耗散的损伤演化过程,岩石破坏的实质是能量驱动下的状态失稳现象.综合介绍了在开挖瞬间,迅速增大的轴向应力随着时间增长逐渐趋于稳定和围压瞬间卸载的应力重分布情况,目前主要采用轴压升高、围压降低而轴压不变、围岩降低的室内试验方案.结果表明:岩石卸荷破坏具有明显的围压效应,总应变能、弹性应变能和耗散能与初始围压呈正相关关系;随着卸荷速率的增加,能量转化速率不断减小,岩石容易产生瞬间动态破坏;不同卸荷水平下能量演化存在明显的差异;碎屑岩块分形维数越大,扩容现象越明显,穿晶、沿晶裂纹越发育,消耗能量越多.基于现有的研究成果,提出完善试验系统、采用与工程实际相符合的应力路径、开展微细观裂纹研究、深入能量转化敏感阶段研究的发展趋势.【总页数】6页(P1-6)【作者】裴峰;张军工;马庆福;纪洪广;向鹏【作者单位】北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司,内蒙古鄂尔多斯017300;鄂尔多斯市营盘壕煤炭有限公司,内蒙古鄂尔多斯017300;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD313【相关文献】1.不同卸荷路径下岩石卸荷破坏的能量演化规律 [J], 赵国彦;戴兵;董陇军;杨晨2.不同卸围压速率对岩石破坏过程能量演化的影响研究 [J], 郑清达;李进国;纪伟杰;赵相东;王在泉3.不同卸荷路径下岩石卸荷破坏的能量演化规律 [J], 赵国彦;戴兵;董陇军;杨晨;4.不同卸荷速率条件下砂岩分级卸荷力学特性试验研究 [J], 王旭;陈兴周;张浩;陈莉丽;杨冲;杜威5.三轴卸荷条件下煤体力学特性和能量耗散演化 [J], 鲁细根;纪洪广;余小妹;蒋华;高宇;吴浩源因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言在地质工程和岩土工程领域，瞬时卸荷岩体破坏是一个重要的研究课题。

瞬时卸荷通常指在短时间内，岩体承受的荷载迅速减少或消失的情况，这种情况下，岩体的应力分布会发生变化，从而可能引发岩体的破坏。

本文通过数值研究方法，探讨瞬时卸荷岩体破坏的特征及机理，为工程实践提供理论依据。

二、研究背景及意义随着人类对自然资源的开发利用，岩土工程领域面临着越来越多的挑战。

瞬时卸荷现象在矿山开采、隧道掘进、边坡工程等工程实践中经常出现，对工程安全构成严重威胁。

因此，研究瞬时卸荷岩体破坏特征及机理，对于预防和减少地质灾害、保障工程安全具有重要意义。

三、数值研究方法本文采用有限元分析方法，结合岩体力学、弹塑性力学等理论，对瞬时卸荷岩体破坏进行数值模拟。

通过建立合理的数值模型，设置合理的边界条件和材料参数，模拟岩体在瞬时卸荷过程中的应力分布、变形和破坏过程。

四、瞬时卸荷岩体破坏特征通过数值模拟，我们发现瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 应力重分布：在瞬时卸荷过程中，岩体内部的应力会重新分布，形成新的应力场。

新的应力场分布与原始应力场存在较大差异，对岩体的稳定性产生重要影响。

2. 变形特征：随着应力的重分布，岩体会发生明显的变形。

变形过程中，岩体内部会出现裂缝、滑移等现象，导致岩体的完整性受到破坏。

3. 破坏模式：瞬时卸荷岩体破坏的模式多种多样，包括剪切破坏、拉伸破坏、弯曲破坏等。

不同模式的破坏对岩体的稳定性和工程安全产生不同的影响。

五、瞬时卸荷岩体破坏机理瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力集中：在瞬时卸荷过程中，岩体内部可能出现应力集中现象。

当应力超过岩体的承载能力时，就会导致岩体的破坏。

2. 能量积累与释放：在瞬时卸荷过程中，岩体会积累大量的能量。

当能量达到一定程度时，会以破坏的形式释放出来，导致岩体的破坏。

3. 岩石材料性质：岩石的力学性质、结构特征等因素也会影响岩体的破坏过程和机理。

岩石加卸载变形特性及力学参数试验研究Deformation characterslics of rock under loading and unloading cond itionsand experimen tal stu dy of mechanical pa rameters谢红强1,何江达2,徐进2(1.西南交通大学地下工程系,四川成都610031;2.四川大学水电学院,四川成都610065)摘要:通过加载和卸载两种力学状态的全过程应力)应变试验,揭示了岩体在加卸载时变形特性的差异,并结合试验结果,引入损伤力学概念,推导不同岩性岩石的损伤演化方程。

关键词:加载;卸载;三轴试验;损伤力学;损伤演化方程中图分类号:TU458文献标识码:A文章编号:1000-4548(2003)03-0336-03作者简介:谢红强(1976-),男,西南交通大学桥梁与隧道工程博士生。

主要从事公路、铁路及城市地铁隧道的科研、设计工作。

XIE Hong-qiang1,HE Jiang-da2,XU Jin2(1.Department of Tunnel and Underground Engineering,Southw es t Jiaotong Univers ity,Chengdu610031,Chi na;2.College of Hydro-electricity,Sichuan University, Chengdu610065,China)Abstract:Through the stress-s tain test,the difference of deformation characters istics of rock u nder loading and u nloading is fo u nd.At the sametime,combini ng with the test results and introducing concept of damage mechanics,damage evolvement equations of rocks with different character-is tics are derived in this paper.Key words:loading;unlo ading;triaxial tes t;damage mechanics;damage evolvement equation0引言y水电、交通、矿山工程中岩体的开挖,从力学本质上来说主要是卸荷行为。

围压卸荷诱发岩石破坏机理研究
岩爆作为一种机理十分复杂及其影响因素的千变万化的自然灾害,由于其复杂性,给传统的岩爆分析和施工设计带来了极大的困难。

但岩爆作为一种失稳破坏现象,尽管其发生过程短暂,但仍然经历了
孕育、发生和发展这一岩石破裂所具有的共同特征。

因此,研究岩爆的发生过程将为岩爆预测、预报提供理论依据。

卸荷岩爆研究从提出至今尽管经历的时间不长,但是在国内外岩石力学界也引起了广泛的关注。

经过现场观测和研究发现,在岩质边坡和质地较硬的岩体中,
卸荷将引起临空面附近岩石内部应力重新分布、造成局部应力集中效应,并且在卸荷回弹变形过程中,还会因差异回弹而在岩体中形成一
个被约束的残余应力体系。

过去对岩爆的岩石力学试验研究一般都采用加荷试验的方式,这与岩爆发生时的应力过程是不吻合的,只有采
用卸荷试验方式才符合实际。

本论文的的主要工作如下: 1.对同一物理参数矿柱模型在三种不同围压卸荷状态下的破坏过程进行数
值试验研究。

主要包括一次围压卸荷和逐步围压卸荷,并与常围压下矿柱模型进行比较。

从矿柱模型的破坏模式特点、应力应变曲线或者应力加载步曲线的变化特征,分析卸荷作用对矿柱破坏的影响。

2.在不同轴向应力条件下,对同一物理参数岩体模型实施开挖,形成具
有不同内部应力环境的模拟巷道。

观察由于开挖卸荷作用对在具有不同内部应力的岩体中所形成的模型巷道变形破坏形式的影响。

并从破坏模式、巷道周边应力变化和岩体内部应力变化特征方面分析开挖卸荷作用对巷道破坏的影响机理。

第12卷第1期2017年1月中国科技论文CHINA SCIENCEPAPERVol. 12 No. 1Jan. 2017硬脆性岩石卸荷流变特性及拟合回归分析张龙云\张强勇\杨尚阳1<2, 丁炎志1(1.山东大学岩土与结构工程研究中心，济南250061; 2.山东交通学院理学院，济南250023)摘要:通过开展花岗岩室内三轴卸荷流变试验，研究硬脆性岩石的卸荷流变力学特性、变形特征及破坏特征，分析岩石的破裂机制。

结果表明，改进的Mohr-Coulomb 强度准则能够较好地描述岩石卸荷流变破坏强度特性，改进的对数型卸荷蠕变方程能 够有效地反映和预测硬脆性岩石的卸荷蠕变变形特征。

研究成果旨在为硬脆性岩石的卸荷流变力学特性研究提供借鉴。

关键词:硬脆性岩石；卸荷流变试验；强度准则；蠕变方程；回归分析中图分类号：TU458文献标志码：A文章编号：2095 - 2783(2017)01 - 0006 - 06Rheological properties of hard brittle rock during unloading phase and regression analysisZHANG Longyun1，ZHANG Qiangyong1，YANG Shangyang1’2，DING Yanzhi1(1. Geotechnical & Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Chinas2. Department o f Physics and Mathematics , Shandong Jiaotong University , Jinan 250023, China)Abstract ： The rheological test during unloading phase for different stress paths were performed in laboratory by using rock triaxial rheological servo apparatus to study the unloading rheological mechanical properties, deformation characteristics and failure char­acteristics of the hard brittle granite rock mass. Its failure mechanism was also analyzed. The results showed that the improved Mohr -Coulomb strength criterion of hard brittle rock was capable of reflecting the damage strength characteristics with small pre­diction error. Meanwhile, the improved creep empirical equations for brittle rock that have been established by regression fitting method can effectively reflect and predict the unloading creep deformation characteristics of hard brittle rock. The results provides important experimental and theoretical foundation for the unloading creep characteristics of brittle rock.Keywords ：hard brittle rock ； unloading rheological test ； strength characteristics ； empirical equation ； regression analysis岩石流变试验是获取岩石流变力学特性的有效 手段。

《瞬时卸荷岩体破坏特征及机理的数值研究》篇一一、引言岩体工程在各类基础设施建设和地质资源开发中具有极其重要的作用，其中，岩体的破坏现象往往与工程安全密切相关。

瞬时卸荷作为一种常见的地质现象，对岩体的破坏特征及机理进行研究具有非常重要的理论和现实意义。

本文以数值研究为方法，通过科学的数据分析手段，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入探讨。

二、研究背景及意义瞬时卸荷是指在某些自然或工程因素的作用下，岩体受到瞬间荷载释放或荷载消减的过程。

在这个过程中，岩体常常会展现出特定的破坏特征和机理。

对这些特征和机理的理解和掌握，对于预测和防止因岩体破坏引发的地质灾害和工程事故具有重要的理论和实践价值。

三、研究方法及数据来源本研究主要采用数值模拟的方法，结合实验室的岩石力学实验数据，对瞬时卸荷岩体破坏特征及机理进行深入研究。

数值模拟采用有限元法，通过建立岩体模型，模拟瞬时卸荷过程，观察和分析岩体的变形和破坏特征。

此外，本研究也结合了已有的地质观测数据和岩体工程案例数据，以提高研究的实用性和可靠性。

四、瞬时卸荷岩体破坏特征通过数值模拟和实验数据，我们发现瞬时卸荷岩体破坏具有以下特征：1. 瞬时性：岩体在瞬间荷载释放或消减后，迅速发生变形和破坏。

2. 局部性：破坏往往发生在岩体的特定部位，如节理、断层等结构面附近。

3. 非均匀性：岩体的破坏形态具有明显的非均匀性，可能表现为拉裂、剪切等不同形式。

4. 复杂多变性：瞬时卸荷的破坏模式可能因岩石类型、结构面类型、卸荷速率等多种因素的不同而有所不同。

五、瞬时卸荷岩体破坏机理根据数值模拟和实验结果，我们认为瞬时卸荷岩体破坏的机理主要包括以下几个方面：1. 应力重分布：瞬时卸荷后，岩体内部应力重新分布，导致局部应力集中。

2. 结构面弱化：岩体的结构面如节理、断层等在瞬时卸荷过程中可能发生弱化，降低岩体的承载能力。

3. 能量累积与释放：岩体在瞬时卸荷过程中，积聚的能量在特定部位快速释放，导致岩体的破坏。