大理岩非分叉断裂的随机分形模型

本文建立了大理岩沿晶、穿晶及沿晶穿晶偶合断裂的随机分形模型，该模型能与大理岩的整体晶态结构自洽，且模型的分维值与测量值有很好的吻合。     

大理岩动态拉伸强度及弹性模量的SHPB实验研究

提出了获取脆性材料动态拉伸强度及弹性模量的实验步骤及相关记录数据的分析方法。利用直径为100mm的分离式Hopkinson压杆径向冲击巴西圆盘和平台巴西圆盘试样,测试了大理岩在高应变率加载下的动态力学性能。应力波加载下动态劈裂拉伸圆盘在试样中心产生了约45/s的拉伸应变率。分析了实验的有效性并考虑了试样两个端面应力波波形差异的影响以提高实验结果的精度。结果表明准静态下的公式可适用于动态劈裂拉伸实验;大理岩的动态拉伸强度及弹性模量比静态时有明显的增加。     

岩样单轴压缩变形破坏与能量特征研究

基于在伺服试验机上得到的同直径不同长度大理岩样的单轴压缩试验结果,研究了尺寸对岩石变形破坏与能量特征的影响规律.结果表明,岩石长度对峰值应力前的轴向变形特性没有显著影响,但明显改变峰后的轴向变形特性;岩样长度对峰后塑性变形特性影响不大;直径一定时随着长度的增大,岩样破裂形式由竖向劈裂变为剪切破坏.随着长径比的增加,岩石破坏应变能呈幂律衰减趋势,且当长径比增加至2以后,便基本趋于恒定,不再明显减小;而岩石破坏能呈先减小后增大的非线性变化趋势.     

大理岩的高应变率动态劈裂实验

首次把平台巴西圆盘试样引入动态劈裂试验。利用直径100mm的分离式Hopkinson杆对大理岩巴西圆盘和平台巴西圆盘试样进行了动态劈裂实验。结合有限元分析,得到了大理岩的动态劈裂破坏的拉伸强度。分析了巴西圆盘和平台巴西圆盘的典型破坏方式。结果表明,大理岩的动态拉伸强度随着应变率的提高而增加。利用圆盘中心粘贴的应变片来测大理岩等脆性材料的动态拉伸强度,是一种简便高效的试验方法。和巴西圆盘相比,平台巴西圆盘具有更大的优越性和更好的测量效果。     

高低温加载对大理岩力学特性影响的试验研究

许多工程（如采矿、隧道掘进、地热开采等）都涉及到岩石损伤及破碎问题．传统的岩石损伤破碎技术，如爆破法、水射流法、机械掘进法等均面临着一系列问题，利用岩石的热损伤性质辅助机械破岩有望实现安全、高效破岩的目的．大理岩是一种典型的硬岩，常见许多工程之中，因此本文以大理岩为研究对象，首先将均质性较好的大理岩试样加热至不同温度(20~1000 °C)后放入液氮中进行急速冷处理，然后对其进行了系列的物理力学性质测试．试验结果表明：处理后密度、纵波波速、抗拉强度、单轴抗压强度(UCS)和弹性模量整体上都随温度的上升而下降；当加热温度在100 °C之前，大理岩表现出一定的热硬化现象，即随着温度升高，其UCS、纵波波速以及弹性变形模量均增大；UCS变化的阈值温度为400 °C左右，一旦温度超过400 °C，UCS迅速下降，其速率达到了9 MPa/100 °C，当温度超过500 °C弹性模量迅速下降，其速率达到7.00 GPa/100 °C，表明岩样抵抗变形能力减弱．整体上，热加载降低了大理岩的脆性，使其在单轴作用下的破坏模式由脆性破坏逐渐转化为弹塑性破坏．     

岩石细观损伤破坏的观测研究

利用扫描电镜（ Ｓ Ｅ Ｍ ）,对香港白岗岩等岩样在单轴压缩状态下,进行细观结构（μｍ 尺度）观察,研究其微损伤的萌生、扩展、连接直至破坏的行为,分析了白岗岩等岩石的细观破坏机制及其与宏观力学行为的关系,得到了一些重要的感性认识和若干观察记录．为认识岩爆发生的机理及复杂应力状态下岩石损伤破坏的理论分析提供了实验依据     

大理岩和砂岩动态本构的实验研究

探讨了在Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置上进行岩石长杆冲击实验。用多组埋入式聚偏四氟乙烯薄膜应力计，进行了波衰减的测量，获得了大理岩、砂岩在干燥、饱水、饱油情况下的衰减系数。对实测波形运用拉格朗日分析和路径线方法获取了大理岩、砂岩动态本构关系。     

超高压接触变质过程中元素迁移的SRXRF研究

采用独特的样品组装方法,实验模拟超高压榴辉岩相接触变质条件,研究斜长角闪岩-CaCO₃(－H₂O)体系在超高压变质作用条件下元素的迁移特性.对经接触变质后的岩石样品进行SRXRF研究,表明压力增加不利于Ca,Sr,Fe的扩散迁移,而温度的作用则不如压力明显.超高压变质条件下Sr的迁移性比Ca,Fe要高,Sr与Ca将发生分离,而Fe的迁移特性与Ca相似;而H₂O的参与将大大促进各元素的迁移速率,其作用远远超过同样为地球内部主要流体组份的CO₂.     

大理岩动态劈裂拉伸的SHPB实验研究

利用直径100 mm的Hopkinson压杆和薄圆形铝片作为波形整形器,用不同弹速径向冲击平台巴西圆盘试样以研究大理岩的动态拉伸强度。分析了试样的应变率、破坏时间、破坏模式,以及破坏过程中的载荷-应变关系,得到了关于大理岩在高应变率下拉伸强度及弹性模量的一些结论。考虑了试样的尺寸大小及两个平台附近应力的时间不均匀性与空间不均匀性对实验结果的影响。同时,利用有限元法对平台巴西圆盘试样的动态应力分布进行了数值模拟,验证了动态劈裂拉伸实验的有效性。     

大理岩微裂隙与其力学性质间的关系

香港元朗地区发育有大量的大理岩, 它的力学性质直接影响该区的建筑安全。我们采用超声测量技术、单轴压缩试验和岩石薄片的镜下观测等方法了解其内部的结构变化及其力学性质。得出的结论是：该区的大理岩力学性质变化很大。一般的说, 致密的黑色大理岩超声波速度高, 抗压强度大且具有脆性特征, P波速度6.2～6.5km·s-1, S波速度3.0～3.60km·s-1, 抗压强度在88～166MPa;而那些颗粒较粗的白色或灰色大理岩, 超声波速度变化很大, 抗压强度小且具有韧性特征, P波速度在4.2～6.9km·s-1, S波速度2.4～3.20km·s-1, 抗压强度在52～63MPa之间。P波速度与裂隙密度成反比关系。抗压强度与裂隙密度成线性反比关系, 而且对脆性大理岩, 其曲线斜率要比韧性大理岩的曲线斜率大出许多倍。