馮丹答辯PPT模板

1、酸性環(huán)境對(duì)砂巖剪切破壞特性影響的試驗(yàn)研究 答 辯 人：馮丹 指導(dǎo)老師：許江 教授 2012年6月15日1 論文結(jié)構(gòu)1 緒論2 試驗(yàn)方法與步驟3 不同pH值條件下砂巖剪切破壞特性4 不同浸蝕時(shí)間下砂巖剪切破壞特性5 結(jié)論與展望2 巖石是自然界中各種礦物的集合體，在形成過程中產(chǎn)生大量微裂隙，是一種非均勻的各向異性材料。巖體是巖石塊體和非連續(xù)節(jié)理組成的地質(zhì)構(gòu)造體，工程巖體主要破壞方式之一就是：剪切力作用下相鄰節(jié)理擴(kuò)展、相互貫通。 砂巖是構(gòu)成重慶市眾多巖土工程的主要材料之一，工程巖體在運(yùn)行期間不僅受到復(fù)雜荷載的影響，還受到外界水化學(xué)環(huán)境等的影響，尤其是重慶的酸雨環(huán)境加速了工程巖體的破壞。成渝鐵路K44

2、2處邊坡，因地處重慶酸雨區(qū)，滲入坡體內(nèi)的地下水具有很強(qiáng)的侵蝕性，造成邊坡巖體內(nèi)大量濁沸石、長(zhǎng)石等鋁硅酸鹽礦物的溶蝕，弱化了巖體的物理力學(xué)參數(shù)，對(duì)其穩(wěn)定性帶來重大隱患 。 1 緒論 1.1 研究背景與意義3剪切研究 Haberfield和Johnson通過在常法向剛度下對(duì)混凝土巖石模型進(jìn)行直剪試驗(yàn)； L. Jing 等用復(fù)制的天然巖石節(jié)理試樣進(jìn)行一系列的循環(huán)剪切試驗(yàn)； 劉冬梅等進(jìn)行了壓剪應(yīng)力作用下巖石變形破裂全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究；李海波等對(duì)不同剪切速率下巖石節(jié)理的強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究；李克鋼，侯克鵬等對(duì)飽和狀態(tài)下的巖體試件進(jìn)行剪切試驗(yàn)；唐春安等運(yùn)用巖石破裂與失穩(wěn)過程分析RFPA2D系統(tǒng)，對(duì)直剪狀態(tài)下裂

3、紋擴(kuò)展及其力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。細(xì)觀觀測(cè)研究 王澤云等利用電子顯微鏡對(duì)巖石微結(jié)構(gòu)及晶胞進(jìn)行了研究；劉立等提出了巖石微結(jié)構(gòu)損傷模型；陸麗豐等探討了砂巖在剪切荷載作用下微裂紋的時(shí)空演化規(guī)律；姚華彥等采用巖石破裂全過程的細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了化學(xué)溶液及其水壓力作用下單裂紋灰?guī)r壓縮破裂試驗(yàn)。水巖作用研究 湯連生，張鵬程等對(duì)水-巖化學(xué)作用下巖石斷裂力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了研究；李寧等對(duì)鈣質(zhì)膠結(jié)長(zhǎng)石砂巖進(jìn)行了室內(nèi)不同pH值溶液的模擬試驗(yàn)；李鵬等開展了不同水化學(xué)溶液侵蝕條件下砂巖的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)。1 緒論 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀41) 研究酸性環(huán)境不同pH值條件下砂巖抗剪強(qiáng)度變化規(guī)律，并對(duì)砂巖在剪切荷載條件下裂

4、紋的時(shí)空演化發(fā)展規(guī)律進(jìn)行宏觀和細(xì)觀觀測(cè)試驗(yàn)；2) 研究酸性環(huán)境不同浸蝕時(shí)間條件下砂巖抗剪強(qiáng)度變化規(guī)律，并對(duì)砂巖在剪切荷載條件下裂紋的時(shí)空演化發(fā)展規(guī)律進(jìn)行宏觀和細(xì)觀觀測(cè)試驗(yàn)；3) 結(jié)合已有的理論知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究砂巖在剪切荷載作用下裂紋擴(kuò)展規(guī)律。1 緒論 1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線5砂巖試件的加工與基本參數(shù)測(cè)定剪切 試驗(yàn)宏觀與細(xì)觀觀測(cè)試驗(yàn)酸性環(huán)境不同pH值酸性環(huán)境不同浸蝕時(shí)間相關(guān)資料的收集與方案制定砂巖實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與分析學(xué)位論文撰寫1 緒論 1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線6 試驗(yàn)選用重慶地區(qū)三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖，巖石試件加工包括切割、粗磨和細(xì)磨三個(gè)環(huán)節(jié) ,將采集的砂巖加工成規(guī)格為40

5、 mm40 mm40 mm的立方體試件。最后，利用紅色簽字筆在打磨后的巖石試件試驗(yàn)觀測(cè)面適當(dāng)位置標(biāo)記記號(hào)，以便試驗(yàn)觀測(cè)與圖像采集處理。 部分巖石試件2 試驗(yàn)方法與步驟 2.1 巖樣的采集與加工7加載系統(tǒng)細(xì)觀觀測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置示意圖2 試驗(yàn)方法與步驟 2.2 主要儀器設(shè)備8材料試件形狀試件尺寸/mm加載速率mm/min試驗(yàn)條件pH值浸蝕 時(shí)間/d砂巖立方體4040400.01不同pH值2757不同浸蝕時(shí)間5714212 試驗(yàn)方法與步驟 2.3 試驗(yàn)方案9細(xì)觀觀測(cè)前期準(zhǔn)備試件安裝裝機(jī)剪切試驗(yàn)2 試驗(yàn)方法與步驟 2.4 試驗(yàn)步驟10pH=2pH=5pH=73 不同pH值條件下砂巖剪切破壞特性 為研究酸

6、性環(huán)境不同pH值化學(xué)溶液對(duì)砂巖剪切破壞特性的影響，選取pH=2、pH=5、pH=7三組氯化鈉溶液浸蝕后的砂巖試件進(jìn)行剪切試驗(yàn)。 pH值峰值剪切力/kN257試件112.1813.0411.35試件213.7413.6715.47平均值12.9613.3513.41表3.1 不同pH值溶液浸蝕試件峰值剪切力 3.1 剪切變形特性分析113.2 pH=2裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征at=0s/bt=1657.5s/ct=1682.5s/dt=1688.5s/ e t=1692.5s/f t=1693.5s/12 ac bcba3.2 pH=2裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征13bacefdt=2724s/

7、bat=0s/ct=2733s/d t=2760s/ et=2820s/f t=2820.5s/ 3.3 pH=5裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征14abcab c3.3 pH=5裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征15abcdefat=0s/bt=2219.5s/ct=2236s/dt=2237s/et=2237.5s/ f t=2246s/3.4 pH=7裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征16abcacb3.4 pH=7裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征17pH=2裂紋素描圖pH=5裂紋素描圖pH=7裂紋素描圖3.5 裂紋素描圖對(duì)比18 （a） pH=2裂紋開裂角度pH=2，起裂角29pH=5，起裂角21pH=7，起裂角

8、14（b） pH=5裂紋開裂角度（c） pH=7裂紋開裂角度3.6 裂紋開裂角度194 不同浸蝕時(shí)間下砂巖剪切破壞特性 浸蝕時(shí)間/d峰值剪切力/kN71421試件113.0412.7411.04試件213.6713.2110.79平均值13.3512.9810.91 為研究pH=5的氯化鈉溶液不同浸蝕時(shí)間對(duì)砂巖剪切破壞特性的影響，選取浸蝕時(shí)間為7天，14天，21天三個(gè)條件下砂巖試件做剪切試驗(yàn)。設(shè)定加載位移速率為0.01mm/min。 浸蝕7天浸蝕14天浸蝕21天表4.1 不同浸蝕時(shí)間試件峰值剪切力4.1 剪切變形特性分析204.2 浸蝕14天裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征a t=0s/f t=31

9、74s/e t=3171s/c t=3127s/b t=2514 s/d t=3160s/21abca bc4.2 浸蝕14天裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征22at=0s/ bt=2122s/ct=2129s/ d t=2158s/e t=2710s/ ft =2719s/ 4.3 浸蝕21天裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征23acbabc4.3 浸蝕21天裂紋動(dòng)態(tài)發(fā)展及細(xì)觀形態(tài)特征24浸蝕7天浸蝕14天浸蝕21天4.4 裂紋素描圖對(duì)比25（b）浸蝕14天裂紋開裂角度（c）浸蝕21天裂紋開裂角度 （a） 浸蝕7天裂紋開裂角度4.5 裂紋開裂角度265 結(jié)論與展望 5.1 主要結(jié)論1）剪切試驗(yàn)獲得剪切力-

10、剪切位移曲線，剪切初期，剪切力增長(zhǎng)緩慢，曲線呈下凹型，主要是砂巖試件中孔裂隙壓密的結(jié)果；隨剪切力增加，斜率不斷增加，逐漸呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，表現(xiàn)為彈性；當(dāng)剪切力達(dá)到峰值后，曲線呈直線下滑趨勢(shì)，剪切力在很小的剪切位移內(nèi)就有相對(duì)較大的幅度降低；直至試驗(yàn)停止，試件仍保留一定程度的抗剪強(qiáng)度。2）裂紋細(xì)觀形態(tài)特征圖與剪應(yīng)力-時(shí)間圖對(duì)應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)剪切裂紋一般在峰值剪應(yīng)力后出現(xiàn)，并在短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展貫通，貫通時(shí)對(duì)應(yīng)著曲線中的應(yīng)力降現(xiàn)象，最終試件失穩(wěn)破壞。3）裂紋發(fā)展過程相互促進(jìn)相互影響，主要是裂紋出現(xiàn)使得該處強(qiáng)度弱化，應(yīng)力狀態(tài)也發(fā)生變化，裂紋發(fā)展受到影響而發(fā)生一定變化。274）酸性環(huán)境下隨pH值減小砂巖抗剪強(qiáng)度逐漸降低，殘余抗剪強(qiáng)度與峰值抗剪強(qiáng)度比值減小，裂紋開裂過程產(chǎn)生的次級(jí)裂紋越多，越復(fù)雜。主要是由于酸性程度越強(qiáng)，對(duì)巖石的腐蝕程度越大，巖石軟化現(xiàn)象越明顯，巖石強(qiáng)度越低。5）酸性環(huán)境下隨浸蝕時(shí)間延長(zhǎng)砂巖抗剪強(qiáng)度逐漸降低，裂紋寬度擴(kuò)大，偏離預(yù)定剪切面角度變小。主要是由于隨浸蝕時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)巖石反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)，巖石軟化、膠結(jié)程度降低、孔隙率增大，巖石強(qiáng)度降低。5 結(jié)論與展望 5.