地下开挖将导致应力再分配,压力再分配也会导致围岩开挖附近区域的应力增加几倍甚至几十倍(1,2]。然后,强调轻松超过岩体内的微裂纹起始应力水平。围岩应力增加可以很容易地引入岩体的脆性破坏,和现有的文献也表明,脆性破坏是一种典型的失败的深井工程岩体。与此同时,大量的工程实践表明,岩爆等地压灾害,地板滞后突水,和屋顶都是由在岩体裂纹扩展和连接3]。事实上,深井的突然改变不稳定岩体裂纹萌生的结果,是传播和宏观破坏面形成。因此,岩石破裂也是灾难育种在深岩工程的起点。岩体的特征而言,它不是各向同性材料。经过数亿年的地质作用,在其内部有大量的不连续。不连续弱化岩体的基本力学性能在很大程度上。然而,开挖后,高应力的影响使主裂纹的尖端的高应力集中,容易诱发裂纹萌生和传播损失。
岩土材料的非线性变形行为诱导裂缝和关节的传播和聚结在外部负载的情况下(4- - - - - -6];因此,岩体的力学特性和故障模式是很难预测的。研究岩石的损伤与断裂行为会促进裂纹扩展的理解,聚结,脆性材料的失效模式与裂缝。岩体的破坏过程是非常复杂的,因为它涉及到负荷的联合效应,联合几何、环境效应和大小。对裂纹萌生的理解,传播在复杂应力条件下,今年之间的相互作用,以及实际开挖活动是具有挑战性的话题。
在过去的几十年中,大量的“岩石的损伤与断裂行为的研究已经在物理测试(7,数值模拟8,9),和理论研究。实验研究主要是常用的。最近,与最近快速发展在计算机科学中,已经提出许多数值方法来模拟裂纹萌生和聚结,而且大部分的仿真结果表明与实验结果良好的协议。在这个特殊的问题,一系列的论文,当代研究岩体在自然或脆性骨折如磐石般坚韧的材料做。联合/裂缝几何参数的影响、环境效应、加载条件下,对强度和大小影响和故障特征的有节的岩石/如磐石般坚韧的标本进行评估。此外,新设备破碎岩石识别也一直在讨论这个问题。
不连续有很大的影响岩体的力学行为。大多数工程情况下,如巷道开挖、岩石边坡,和柱子在深部开采活动中,常常需要估计岩体的强度和故障特征,其中包含大量的不连续(10]。联合/裂缝几何参数的影响裂隙岩石的破坏机制开发的一些论文的这个特殊的问题:“破解和失败在单轴压缩下岩石标本包含缺陷和洞”(x风扇等。),“动态压痕特征不同的间距和压痕深度:基于实验室研究和数值测试”(j·刘et al。),和“平行关节的力学行为实验研究试样在压缩剪切”(f·王等)。在上面的文章中,被认为是多种联合几何参数,如联合(缺陷和漏洞)相结合,联合间距,压痕深度,不重叠的长度和倾角。强度参数和故障特征也进行了分析和讨论。此外,为了研究裂隙岩体的破坏行为在不同应力环境中,学者们进行了一系列的实验或数值研究;加载条件力学行为的影响分析了裂隙岩体在以下文件:“围压和含水率的影响下的砂岩能量演化特征逐步装卸、”“机械的行为在单轴循环加载和卸载条件下页岩。”“循环荷载的影响力学性能的成熟的床上用品页岩,”和“试验研究螺栓的剪切行为与斜剪试验混凝土块。”
裂隙岩体的破坏机理是监管不仅通过联合几何参数,而且环境条件。与环境因素的变化(如热环境、冻融循环和干湿交替),裂隙岩体的破坏特征将表现出巨大的差异相比,那些在自然条件。在这个问题上,环境因素也被考虑。例如,热环境对岩石的力学行为的影响被苏h . et al .,调查和细节都包含在他们的论文”效应的热环境大理石建筑的机械行为。“h·邓等人进行了一系列的实验研究砂岩耦合作用下的损伤特征的冻融循环和酸性环境(“砂岩的破坏特征受到耦合效应的冻融循环和酸性环境”)。结果表明,耦合效应的酸腐蚀和反复冻融循环会导致更严重的恶化砂岩样品比酸腐蚀。摘要“本构模型和损伤演化的泥岩干湿交替作用下(m .胡锦涛等。),”一个定制的模型试验容器和一种新的测试方法应用于研究泥岩的衰变率在不同温度和多个干湿交替。美国李等人研究了酸溶液和浸泡时间的影响在砂岩的物理力学性质,以及砂岩的腐蚀机理讨论了酸溶液的攻击与SEM测试结果(实验研究在酸性环境下砂岩物理力学性质)。结果表明,砂岩样品的变形特征下酸攻击的特点是岩石的软化,软化程度逐渐增加和酸度和浸泡时间的增加。摘要”改变了岩石受到的损害特征Drying-Wetting周期,“z秦等人进行了一系列的实验测试,和干燥和湿润的影响周期坑岩石力学参数的影响。 It was found that uniaxial compressive strength and elastic modulus decreased as the number of dry/wet cycles increased. At the same time, an exponential function was established to describe the quantitative relationship between the mechanical parameters and the number of dry/wet cycles.
近年来,随着实验室检测技术的发展,越来越多的新技术被应用于岩石裂纹扩展或损伤识别的研究。然后,测试技术也强调了这一问题。论文“使用检测脆性岩石的声发射失败在不同加载率”和“研究损伤演化和岩石声发射特征”(y . Chen等人)声发射技术用于研究岩石的损伤演化。在他们的论文中,已经建立了一个统计损伤模型制定变形分析的本构关系的行为。此外,预测结果和实验数据之间的比较也显示一个好的协议。j·李et al。(在他们的论文中“NMR-Based孔隙结构的实验研究矿山充填砂浆的水化过程”)使用低场核磁共振(LF-NMR)研究孔隙演化的过程中填充水泥浆水化。,结果表明,充填浆的质量浓度越高,水化反应,越慢越小孔隙的平均大小,比例越高被有害的毛孔,毛孔被multiharmful比例越低。最近,DICM已被广泛用于识别在脆性材料裂纹成核和传播,和新裂缝位移梯度进化所描述的好相应的时间和空间。基于DICM, h .香港等人进行了一系列的实验,运动和上覆地层的压裂过程中开挖观测和研究(DICM相似材料模拟实验的应用如磐石般坚韧的材料)。结果也表明,DICM是完全可行的大规模使用细致的形变测量复杂的岩石结构,它的理论重要性测试如磐石般坚韧的材料。
与原位测试和实验室测试相比,数值模拟是一种经济实用的方法来模拟裂隙岩体的破坏过程。总的来说,大部分的数值结果表明与实验结果良好的协议。在这个特殊的问题,还将讨论几种数值方法在论文中。水力压裂是最重要的影响因素之一,土石坝的安全。越来越多的研究关注覆盖层上的高堆石坝安全设计。纸”的水力压裂数值模拟土石坝采用扩展有限元法,“e·吉等人利用扩展有限元法(XFEM)来模拟水力压裂的行为在一个实际的高土石坝。水力压裂发生的可能性进行了探讨和分析,并得到临界裂纹长度时发生水力压裂。比较混合FDEM和持续技术已经由n .功效,即Vazaios(硬岩石隧道的数值模拟的目的在大深度:比较混合FDEM方法和持续的技术)。有限元法(FEM)和混合有限离散单元法(FDEM)用于模型的失败行为裂隙岩体在开挖期间,分别。和结果表明,FDEM更能够捕捉高度受损区(民)和开挖破坏区(开发区)相比,连续数值技术在这样的挖掘的结果。 In the paper “Numerical Tests Research on Mechanical Parameters of Rockmass considering Structural Plane Combination Characteristics,” J. Wei et al. conducted the triaxial numerical test through the discrete element method, and the size effect of rock mass was also studied by using the characteristics of the numerical test. Notably, in this issue, apart from the numerical methods that have been mentioned above, there are also other methods developed by scholars and been used to model the failure process of rocks or rock-like materials.
岩石的损伤与断裂行为的影响因素包括但不限于上述方面。同时,新的实验测试技术或数值方法对于压裂识别不充分。许多开挖的活动像深部开采必须面对岩体的裂纹扩展和聚结。对于深部开采,随着开采深度的增加,原岩应力增加。同时,地质环境变得更加复杂。然后,裂纹萌生和传播变得更加复杂和不可预测的。所以,还有更多的未知因素在这一领域有待探索和发现。
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