摘要
经过漫长而复杂的地质作用，层状复合岩层在我国西南地区广泛分布，宏观上呈现由不同岩性的岩层交替堆叠构成的特点，并且层与层之间结合十分紧密，具有不连续性、各向异性和高度非均质性的特点，其力学特性不仅受各层基质材料特性的影响，各层的厚度、层面倾角、层间分界面以及受力状态也是影响其稳定性的关键因素。因此对层状复合岩体破坏演化机理进行研究具有重要的理论和实际意义。主要研究工作如下： ①采用普通硅酸盐水泥、石英砂和熟石膏材料，进行一系列的类岩石材料配比试验，配制两种不同力学特性的相似材料，将两种相似材料分别制作成单一类岩石试样，进行不同速率加载条件下的单轴压缩试验，研究它们的基本强度变形特征； ②设计加工专门用于层状复合岩层类岩石试样制作的模具，研究钻取、加工不同岩层倾角试样的方法。制作由这两种不同力学特性相似材料组成的层状复合岩层类岩石试样，试样分为两组不同的层厚比，每组试样7种不同的岩层倾角。 ③开展不同层面倾角层状复合类岩石试样常规单轴压缩试验，同时记录试样的声发射信号和试样表面裂纹扩展过程，对比分析不同层面倾角应力-应变曲线特征、强度变形特性、声发射特征和破坏模式。 ④借助DIC数字散斑系统和声发射系统开展不同加载速率条件和不同层厚比层状复合类岩石试样常规单轴压缩试验，对比分析不同加载速率影响下层状复合类岩石试样破坏过程，探究加载速率和层厚比对层状复合类岩石材料破坏模式的影响。 ⑤利用颗粒流PFC2D软件，对材料细观参数进行标定，模拟不同层面倾角层状复合类岩石单轴压缩试验，对比分析数值模拟与试验结果的宏观强度和模型破坏形式，研究模型中拉剪裂纹随宏观力学强度的演化过程。 ⑥总结不同层面倾角、加载速率、层间厚度条件下层状复合类岩石材料破裂演化机理。
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