动力扰动条件下千枚岩强度衰减特征研究

At present, the macroscopic damage mechanism of phyllite dynamic damage is not clear, and it is impossible to quantify the phyllite dynamic strength attenuation. This project intends to carry out research on the “phyllite attenuation characteristics under dynamic disturbance conditions”, systematically analyzes the damage temporal and spatial evolution of the phyllite rock mass, and identify the macroscopic damage characteristics of phyllite under dynamic disturbance conditions, and reveal the macroscopic damage mechanism of phyllite under dynamic-saturation-rock mass coupling, and establish model for phyllite strength attenuating and damage, and elucidating the attenuated mechanism and damaged failure of phyllite, and quantitative the strength loss evaluation of phyllite, and guide engineering practice.

目前，千枚岩动力损伤的宏观破坏机制不清楚，无法量化评价千枚岩动强度衰减，本项目拟开展“动力扰动条件下千枚岩强度衰减特性” 研究，系统分析千枚岩围岩损伤破坏时空演化规律，查明动力扰动条件下千枚岩宏观破坏特征，揭示动载-饱水-岩体耦合作用下千枚岩宏观破坏机理，建立千枚岩强度衰减与动力损伤模型，阐明千枚岩动力强度衰减与损伤破坏演化机理，量化评价千枚岩动力强度衰减，指导工程实践。

利用TAJW-2000岩石力学试验机开展了层状千枚岩静态单轴压缩试验，探究了层状千枚岩力学特性及破坏模式的层理面倾角效应。比较了不同层理面倾角千枚岩的宏观破坏模式，研究了随层理面倾角变化，千枚岩宏观破坏模式的转化过程。同时，探讨了层状千枚岩应力应变曲线的变化特征，对比了不同层理面倾角千枚岩应力应变曲线的差异性。通过岩石超声测试系统对层状面方位角β=0°、30°、45°、60°、75°、90°，6个工况下的层状千枚岩岩样进行P、S波速测试，通过波速计算岩样的动泊松比、动弹性模量、动剪切模量、动体积模量、动拉梅系数5个动力变形参数进行计算，并分析各动力变形参数随层状面方位角β的变化规律，同时计算每种工况下的波阻抗并分析波阻抗与动力变形参数之间的规律。对层状千枚岩进行动态冲击压缩，发现相比β=0°、15°、90°时，β=30°、45°、60°、75°岩样的破坏模式对冲击速度的改变更为敏感。岩样的动态峰值强度、动态弹性模量与子弹的冲击速度正相关。冲击速度相同时随着方位角"β" 的增大，千枚岩动态峰值强度、动态弹性模量呈现二次函数变化规律，其最小值都出现在"β" =45°左右。岩样的各向异性度、各向异性率与子弹冲击速度呈现线性负相关的变化规律，但各向异性度指标，随冲击速度的变化更为明显。对层状千枚岩进行干燥和饱水条件下的动态冲击压缩试验，研究表明层状千枚岩试样饱水后，强度出现不同程度的下降，下降的幅度在9.32%~15.19%之间。在α从0°变化到60°时，强度降低幅度逐步增大，在α=60°时，峰值强度降低幅度最大，达到15.19%。随后在α从60°变化到90°时，强度降低幅度又逐渐减小，在α=90°时，降低幅度为12.15%。在千枚岩饱水状态下，延性出现一定的增强现象。系统分析了千枚岩动力扰动条件下强度变化规律，揭示了动态冲击下千枚岩的宏观破坏模式，阐明了动荷载-饱水-岩体耦合作用下千枚岩宏观破坏机理，研究了千枚岩动力强度衰减与损伤破坏之间的演化机理，实现了动力扰动下千枚岩强度衰减量化评价。