为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏/细观尺度探究边坡岩体在冻-动(冻融循环与循环加卸载)联合作用下的损伤劣化特性与力学演化特征,并进一步研究裂隙岩体裂纹起裂、扩展以及破坏模式。结果表明:随裂隙倾角增大,裂隙岩体冻融损伤作用逐渐降低,但抗压强度和弹性模量呈线性趋势增长,疲劳抗性的最大变形为0.558 3%(75°);相较于普通单轴加载,循环加卸载条件下裂隙岩体抗压强度最大降低5.6 MPa;不同岩样费利西蒂比(Felicity比)随加载循环等级增加而减小,在最终破坏阶段均低于0.7;随加载循环等级增加,累计耗散能的增幅随倾角增大而减小;岩样以张拉破坏为主,但倾角超过25°时,张拉和混合破坏有向剪切破坏转变的趋势。
为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏/细观尺度探究边坡岩体在冻-动(冻融循环与循环加卸载)联合作用下的损伤劣化特性与力学演化特征,并进一步研究裂隙岩体裂纹起裂、扩展以及破坏模式。结果表明:随裂隙倾角增大,裂隙岩体冻融损伤作用逐渐降低,但抗压强度和弹性模量呈线性趋势增长,疲劳抗性的最大变形为0.558 3%(75°);相较于普通单轴加载,循环加卸载条件下裂隙岩体抗压强度最大降低5.6 MPa;不同岩样费利西蒂比(Felicity比)随加载循环等级增加而减小,在最终破坏阶段均低于0.7;随加载循环等级增加,累计耗散能的增幅随倾角增大而减小;岩样以张拉破坏为主,但倾角超过25°时,张拉和混合破坏有向剪切破坏转变的趋势。
为提升寒区露天矿滑坡等地质灾害防控能力,依托某寒区露天矿高陡边坡工程,在30次冻融循环试验(温度范围为-30~20℃)的基础上,开展不同裂隙倾角(0、25、50、75°)边坡潜滑区岩体的单轴变上限循环加卸载试验及同步声发射监测试验,从宏/细观尺度探究边坡岩体在冻-动(冻融循环与循环加卸载)联合作用下的损伤劣化特性与力学演化特征,并进一步研究裂隙岩体裂纹起裂、扩展以及破坏模式。结果表明:随裂隙倾角增大,裂隙岩体冻融损伤作用逐渐降低,但抗压强度和弹性模量呈线性趋势增长,疲劳抗性的最大变形为0.558 3%(75°);相较于普通单轴加载,循环加卸载条件下裂隙岩体抗压强度最大降低5.6 MPa;不同岩样费利西蒂比(Felicity比)随加载循环等级增加而减小,在最终破坏阶段均低于0.7;随加载循环等级增加,累计耗散能的增幅随倾角增大而减小;岩样以张拉破坏为主,但倾角超过25°时,张拉和混合破坏有向剪切破坏转变的趋势。
对冻结岩土介质力学响应的研究是保障寒区土建工程安全及地质灾害防治的重点内容。论文通过对寒区建设中常见的冰、冰石混合物、冻土和冻土石混合体开展巴西劈裂加载下的声发射特征研究,分析了4种介质加载过程中的裂纹开裂模式、声发射能量演化和声发射b值特征。结果表明:(1)冰石混合物和冻土石混合体中的劈裂裂纹较冰和冻土曲折,存在绕石现象;(2)冰石混合物中冰石界面附近的裂纹多发育于靠近块石的冰中,且其强度和声发射能量明显大于纯冰试样;(3)冻土石混合体的裂纹主要由冻土裂纹和土石界面裂纹构成,该试验条件下冻土石界面仍然是最薄弱部位,导致冻土石混合体的声发射能量弱于冻土试样;(4)冰和冰石混合物劈裂加载的声发射能量峰值对应加载力峰值,呈现明显的单峰特征,冻土和冻土石混合体的声发射能量峰值较加载力峰值存在滞后现象,且存在多峰特征;(5)4种介质的声发射b值随加载力先上升后下降的变化而表现为先减小后增大的趋势,且冻土石混合体加载力峰后阶段的b值波动大于其他三者,反映出峰后阶段土石界面开裂与冻土开裂的交替扩展触发了不同能量的声发射活动。
对冻结岩土介质力学响应的研究是保障寒区土建工程安全及地质灾害防治的重点内容。论文通过对寒区建设中常见的冰、冰石混合物、冻土和冻土石混合体开展巴西劈裂加载下的声发射特征研究,分析了4种介质加载过程中的裂纹开裂模式、声发射能量演化和声发射b值特征。结果表明:(1)冰石混合物和冻土石混合体中的劈裂裂纹较冰和冻土曲折,存在绕石现象;(2)冰石混合物中冰石界面附近的裂纹多发育于靠近块石的冰中,且其强度和声发射能量明显大于纯冰试样;(3)冻土石混合体的裂纹主要由冻土裂纹和土石界面裂纹构成,该试验条件下冻土石界面仍然是最薄弱部位,导致冻土石混合体的声发射能量弱于冻土试样;(4)冰和冰石混合物劈裂加载的声发射能量峰值对应加载力峰值,呈现明显的单峰特征,冻土和冻土石混合体的声发射能量峰值较加载力峰值存在滞后现象,且存在多峰特征;(5)4种介质的声发射b值随加载力先上升后下降的变化而表现为先减小后增大的趋势,且冻土石混合体加载力峰后阶段的b值波动大于其他三者,反映出峰后阶段土石界面开裂与冻土开裂的交替扩展触发了不同能量的声发射活动。
冻结土石混合体具有明显的各向异性和结构效应,相比于冻土,其物理力学行为更加复杂。为了研究冻结土石混合体受压条件下的破坏过程和声发射特征,本文对含石量分别为30%、40%、50%的人工冻结土石混合体试样和不同含水量青藏公路冻结路基砂土石混填物试样进行单轴压缩下的声发射试验。结果表明:(1)与常温土石混合体相比,冻结土石混合体试样受冰晶和冻土的蠕变作用,在单轴压缩过程中表现出轴向应力峰后裂纹发育的变形模式。(2)受冰晶体破裂的影响,冻结土石混合体在加载初始压密阶段就出现一定数量的声发射事件,轴向应力峰后阶段也存在明显的声发射活动,呈现声发射活动的多峰特征。含石量越大,峰后声发射活动越强,且基质土为黏质粉土的土石混合体峰后声发射活动要强于基质土为砂土的冻结土石混合体。(3)冻结黏质粉土的蠕变性质和含石量的大小共同影响试样内部的变形特征。冻结土含量越高,土体越易裹挟块石做整体运动,不利于裂隙的发育,试样多见鼓胀变形,声发射活动较少;当含石量较大时,土石界面数量多,土体与块石差异运动明显,试样以裂隙扩展为主,声发射事件增多,整体变形不明显。
冻结土石混合体具有明显的各向异性和结构效应,相比于冻土,其物理力学行为更加复杂。为了研究冻结土石混合体受压条件下的破坏过程和声发射特征,本文对含石量分别为30%、40%、50%的人工冻结土石混合体试样和不同含水量青藏公路冻结路基砂土石混填物试样进行单轴压缩下的声发射试验。结果表明:(1)与常温土石混合体相比,冻结土石混合体试样受冰晶和冻土的蠕变作用,在单轴压缩过程中表现出轴向应力峰后裂纹发育的变形模式。(2)受冰晶体破裂的影响,冻结土石混合体在加载初始压密阶段就出现一定数量的声发射事件,轴向应力峰后阶段也存在明显的声发射活动,呈现声发射活动的多峰特征。含石量越大,峰后声发射活动越强,且基质土为黏质粉土的土石混合体峰后声发射活动要强于基质土为砂土的冻结土石混合体。(3)冻结黏质粉土的蠕变性质和含石量的大小共同影响试样内部的变形特征。冻结土含量越高,土体越易裹挟块石做整体运动,不利于裂隙的发育,试样多见鼓胀变形,声发射活动较少;当含石量较大时,土石界面数量多,土体与块石差异运动明显,试样以裂隙扩展为主,声发射事件增多,整体变形不明显。