高围压卸荷条件下大理岩破碎块度分形特征及其与能量相关性研究_黄达.pdfVIP

第 31 卷 第 7 期 岩石力学与工程学报 Vol.31 No.7 2012 年7 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July ，2012 高围压卸荷条件下大理岩破碎块度分形特征及其 与能量相关性研究 ， ， 黄 达 1 2 3 1 2 ，谭 清 ，黄润秋 (1. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400045 ；2. 成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059 ； 3. 重庆大学 教育部山地城市建设与新技术重点实验室，重庆 400045) 摘要：高应力条件下，岩石卸荷的力学响应特征及发生机制是高地应力地区岩体工程开挖稳定性评价及控制的关 键问题。基于不同卸荷速率和初始围压条件下三轴高应力大理岩卸围压试验，结合分形理论和能量原理，研究高 应力卸荷条件下岩石破裂块度分布规律及其与能量耗散和释放的相关性。高应力条件下三轴卸围压大理岩试样碎 块分形性质具有较强的局部性，仅在小于某一特征尺度(分形特征尺寸阈值)范围内表现出较好的分形性质，其碎 块分维数均大于 2 ，分维数随卸荷速率增大而单调减小，但初始围压对分维数的影响与卸荷速率密切相关。相对 常规三轴压缩岩样，高围压下卸荷岩样虽然峰值点附近耗散和储存应变相对少得多，但其峰值前、后应变能转化 速率相对大得多，特别是峰后的弹性应变能释放速率和环向膨胀消耗应变能速率。高应力卸荷条件下卸荷速率越 快、初始围压越高，峰前损伤和峰后破裂贯通历时越短，峰值点处耗散应变能和储存弹性应变能越大，峰前、峰 后应变能转化速率越快，破碎岩样的分形特征尺寸阈值越大，分维数越小，张性破裂程度和性质越强。 关键词：岩石力学；块度分形；应变能；高应力；卸荷 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2012)07 –1379 –11 FRACTAL CHARACTERISTICS OF FRAGMENTATION AND CORRELATION WITH ENERGY OF MARBLE UNDER UNLOADING WITH HIGH CONFINING PRESSURE ， ， 1 2 3 1 2 HUANG Da ，TAN Qing ，HUANG Runqiu (1. College of Civil Engineering，Chongqing University，Chongqing 400045 ，China；2. State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection ，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China；3. Key Laborato