节理特性对岩体单轴压缩破碎影响研究

"节理间距和倾角对岩体单轴压缩破碎规律的影响" 在矿产开采、隧道挖掘以及地质工程中，理解岩体的破碎特性至关重要，因为这直接影响到工程的安全性和经济性。该研究主要关注节理间距和节理倾角如何影响岩体在单轴压缩下的破碎规律。通过实验，研究人员模拟了不同节理条件下的岩体，并在单轴压缩后对破碎产物进行筛分分析。 1）当节理间距保持恒定时，改变节理倾角会显著影响岩体破碎的粒度分布。研究发现，中粒、细粒和微粒的质量百分比、粒径频数、比表面积和分形维数随着节理倾角的变化呈现V型曲线，即在节理倾角为45°时达到最小值。相反，粗粒的质量百分比在此条件下最大，形成反V型曲线。这一现象表明，45°是导致岩体破碎的一个临界角度。 2）另一方面，固定节理倾角并改变节理间距（即调整节理化系数）也会影响破碎结果。随着节理间距减小，节理密度增加，导致中粒、细粒和微粒的质量比例、粒径频数、比表面积和分形维数均增加，这意味着岩石破碎程度加剧，产生更多细小颗粒。同时，粗粒质量百分比减少，表明岩体倾向于形成更小的破碎块。 3）在单轴压缩测试中，随着节理密度的增加，能量耗散增多，意味着岩体的破碎程度提高。这与不同节理间距和倾角组合下岩体的破坏模式紧密相关。实验显示，破坏模式包括劈裂、压碎和剪切滑移，这些不同的破坏方式与节理参数的改变直接相关。 这些研究结果对于优化矿山开采方法、预测巷道稳定性以及制定合理的地基处理方案具有重要意义。通过精确掌握节理参数对岩体破碎的影响，工程师可以更好地预测和控制岩体的行为，降低潜在的工程风险，提高施工效率。此外，这些发现还可能促进岩体力学模型的改进，为未来的数值模拟提供更准确的输入参数。这项研究加深了我们对岩体破碎过程的理解，为地质工程实践提供了科学依据。