高应力卸荷条件下大理岩破裂面细微观形态特征及其与卸荷岩体强度的相关性研究  

Study of micro-mesoscopic characteristics of marble fracture surface and correlation with unloading rock mass strength under high stress and unloading

作　　者：黄达[1,2,3] 谭清[1] 黄润秋[2] 

机构地区：[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,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

出　　处：《岩土力学》2012年第S2期7-15,共9页Rock and Soil Mechanics

基　　金：国家自然科学基金面上项目资助(No.41172243);国家自然科学基金青年科学项目资助(No.40902078);国家自然科学基金重点项目资助(No.41130745);地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室开放基金资助(No.SKLGP2011K003);中央高校基本科研业务费资助(No.CDJZR11200007)

摘　　要：岩石的破裂性质及破裂面的起伏粗糙特征对岩石的破裂机制及破裂面的参数取值具有重要的理论和应用意义。采用高精度的三维激光扫描和扫描电镜技术,结合分形理论,揭示高应力条件下大理岩卸荷破裂性质及破裂面的细微观形态特征,阐述主破裂面粗糙度分形维与卸荷岩体强度间的相关规律。在高应力卸荷条件下,大理岩岩样随着卸荷速率的递增宏观破裂性质由剪切、拉剪复合向张拉劈裂发展。初始围压越高卸荷速率越快,主破裂面越起伏粗糙,而初始围压越高卸荷速率越慢,主破裂面越平坦光滑。随卸荷速率的增大,微观上大理岩逐渐由穿晶剪切断裂、沿晶面张裂+穿晶剪切的复合断裂、沿晶面张裂或劈裂的变化特征。卸荷岩体的内摩擦角随破裂面粗糙程度分形维D的增大而增大,而黏聚力随D的增大而减小。岩石的破裂性质及破裂面的起伏粗糙特征对岩石的破裂机制及破裂面的参数取值具有重要的理论和应用意义。采用高精度的三维激光扫描和扫描电镜技术,结合分形理论,揭示高应力条件下大理岩卸荷破裂性质及破裂面的细微观形态特征,阐述主破裂面粗糙度分形维与卸荷岩体强度间的相关规律。在高应力卸荷条件下,大理岩岩样随着卸荷速率的递增宏观破裂性质由剪切、拉剪复合向张拉劈裂发展。初始围压越高卸荷速率越快,主破裂面越起伏粗糙,而初始围压越高卸荷速率越慢,主破裂面越平坦光滑。随卸荷速率的增大,微观上大理岩逐渐由穿晶剪切断裂、沿晶面张裂+穿晶剪切的复合断裂、沿晶面张裂或劈裂的变化特征。卸荷岩体的内摩擦角随破裂面粗糙程度分形维D的增大而增大,而黏聚力随D的增大而减小。

关 键 词：岩石力学 高应力 卸荷 分形几何 扫描电镜 

分 类 号：P634.1[天文地球—地质矿产勘探] TU45[天文地球—地质学]