边切斜裂缝岩石单轴压缩缝尖起裂机理试验研究

为研究岩石在压剪荷载作用下的断裂特性,在岩石试样侧边切斜裂缝,预制角度分别为30°、45°、60°的初始裂纹,利用TAW-2000微机控制电液伺服岩石三轴试验机进行单轴压缩断裂试验。试验结果表明：边切斜裂缝岩石单轴压缩试样表现为明显脆性,其峰值荷载随初始裂纹角度的增大而增大,大角度初始裂纹具有更高的安全性;试样从预制裂纹尖端开始起裂,并产生向荷载作用方向扩展的翼型裂纹或反翼裂纹,缝尖裂纹扩展初期先受到压剪应力作用,随着裂纹逐渐扩展过程转变为拉应力作用,试样的最终破坏由张拉裂纹主导破坏,初始裂纹角度为45°、60°时伴随部分剪切破坏;裂纹起裂角度随初始裂纹角度的增大而呈现增大趋势,且在初始裂纹角度为60°时,同时出现了反翼裂纹与翼裂纹,起裂模式及角度的控制因素为沿扩展路径方向上法向应力值的相对大小。     

基于OFDR分布式光纤传感器的应变测试试验研究

利用光频域反射技术(OFDR)测试应变时在空间分辨率、灵敏度、传感精度、响应度和测量距离上的显著优势,以铝合金梁三点弯曲试验为载体,开展了基于OFDR分布式光纤传感器的应变测试,并通过与电阻式应变片测试结果、梁三点弯曲试验有限元模拟结果进行对比分析,论证了分布式光纤传感器应变测试的可行性和准确性.试验揭示了铝合金梁在三...     

面向非均匀反射率彩色物体四帧双频条纹投影的相位提取方法

为了减少所需投影的条纹帧数,希尔伯特变换已经被运用于基于条纹投影的三维测量技术中。然而对于非平滑反射率信号,基于希尔伯特变换的计算将会引入较大的相位误差,从而影响相位展开的准确性。文中提出了一种面向非均匀反射率彩色物体四帧双频条纹投影的相位提取方法,通过将非连续的正弦信号转换成纯交流分量,从而巧妙避免了反射率带来的影响。该算法将前三帧高频图样用来计算高频包裹相位和背景直流分量;将一帧低频图样分别减去和除以直流分量后来提取纯交流分量。基于希尔伯特变换,低频包裹相位被准确计算,从而在几何约束方法的辅助下展开低频相位。最后采用双频方法展开高频相位,从而获取物体的三维形貌。实验结果验证了所提方法在非平滑反射率的彩色物体上的有效性,扩展了传统方法的适用范围。     

Ⅱ型断裂韧度测试功能开发与试验分析

断裂韧度作为岩石的重要力学指标,对认识压剪破坏规律具有重要意义。为解决现有设备缺乏围压冲剪试验(PTS/CP)测试功能的问题,本文基于Ⅱ型断裂韧度测试方法进行试验装置开发,在现有设备上实现了PTS/CP测试功能,并通过青砂岩的PTS/CP试验验证了开发装置的可靠性。青砂岩PTS/CP试验结果表明,在围压侧向约束条件下岩石试样可获得较理想的冲剪破坏面,且随着围压的增大,Ⅱ型断裂韧度K_ⅡC先增大后趋于稳定;通过PTS/CP试验所获得的青砂岩K_ⅡC与其单轴抗拉强度、I型断裂韧度指标之间的关系符合常规认识,说明了PTS/CP测试功能的合理性和装置的可操作性。PTS/CP测试功能的开发可为岩石及类似工程材料的相关教学和科研工作提供试验支撑。     

近水平红层路堑边坡滑动机理和防治对策

以广南高速宋家坡挖方堑坡岩体失稳为例,提出了近水平岩层的概念,总结了红层近水平岩体堑坡开挖造成部分岩体沿层面失稳的机理,提出了相应的防治方法。对此类工程的勘察、设计和施工具有一定的指导意义。     

压剪荷载作用下红砂岩裂纹尖端应变分布特征及起裂机理研究

岩石在纯剪切荷载作用下,断裂类型都为Ⅰ型或者复合型断裂,为了研究Ⅱ型断裂,有必要探索压剪荷载共同作用下的断裂机理。本文首先利用剪切盒装置对双边切口的红砂岩试样进行加载试验,然后通过数字图像相关(DIC)技术对试样切口尖端及岩桥上的应变状态进行分析,最后对裂纹起裂机理做出判断。试验结果显示,剪切角为30°~60°时,试样均从切口尖端起裂,并且起裂裂纹沿岩桥所在平面有不同程度偏转;剪切角为70°时,试样从岩桥中部起裂,起裂裂纹沿着岩桥所在平面扩展。分析试样断裂特征及DIC试验数据后得到的主要结论如下：随着剪切角的增大,起裂平面张拉位移最大值和滑移位移最大值之比逐渐增大,起裂机理逐渐由剪切断裂转变为张拉断裂;当剪切角为30°、40°时,试样岩桥在初始裂缝平面上的应力状态始终处于压剪状态,起裂机理为剪切主导的拉剪复合型断裂;当剪切角为50°、60°时,在加载前期,试样岩桥在初始裂缝平面上的应力状态处于压剪状态,但随着荷载进一步增大,岩桥应力状态逐渐转变为拉剪状态,起裂机理为拉剪复合型断裂;当剪切角为70°时,试样岩桥上的应力状态在加载过程中始终存在拉应力,并且随着荷载增大,切口尖端也出现拉应力,不能达到压剪状态,裂纹起裂机理为张拉断裂。