Bilim adamları, plastik gerinim birikimi kaya kütlesinin aşamalı başarısızlık mukavemeti kriterini ortaya koyuyor
Kaya kütlesi gücü kriterinin ifadesi, kaya kütlesi mühendisliği jeodinamiğinin temel bir temel teorik konusudur. Bu aşamada yaygın olarak kullanılan kaya kütlesi mukavemet kriterleri, kaya kütlesinin ilerleyen göçme sürecini dikkate almadan, çoğunlukla kırılma anında kaya ve zemin kütlesinin sıkıştırma, kesme veya çekme yeteneklerini tanımlar; kaya kütlesinin doğadaki ve laboratuvardaki gerçek mekanik davranışını tanımlamak zordur. Jinping yamacındaki derin çatlakların oluşumu ve evrimi, derin mağara kazılarında kırılgan "kama şeklindeki" kaya patlaması kırılması vb. Kaya kütlelerinin ilerleyen başarısızlığını dikkate alabilecek bir güç modeli önermek, bu alan için büyük önem taşımaktadır.
Kısa bir süre önce, Çin Bilimler Akademisi, Kaya Gazı ve Jeoloji Mühendisliği Laboratuvarı Mühendislik Jeomekanik Disiplin Grubunda doktora öğrencisi olan Guo Songfeng, hocası Qi Shengwen'in rehberliğinde, kırığı etkileme yönü olarak "derin kırılmış kaya kütlelerindeki baskının sınırlandırılması etkisini" aldı. Kaya kütlelerinin mühendislik jeomekanik davranışı derinlemesine incelenmiştir. Çalışma, döngüsel bir yükleme ve boşaltma testi tasarladı ve test sonuçlarına dayanarak, plastik gerinim birikimine dayalı aşamalı bir kırılma kesme dayanımı kriteri önerildi. Test sırasında, araştırmacılar, farklı plastik gerinim numunelerinin yüklenmesi ve boşaltılması yoluyla numunelerin kümülatif başarısızlık işlemi sırasında mukavemet ve deformasyon parametrelerini test ettiler ve hem kohezif kuvvetin hem de sürtünme açısının plastik gerilmenin fonksiyonları olduğunu buldular: Gerinim arttıkça kohezyon kuvveti kademeli olarak zayıflar, sürtünme açısı kademeli olarak güçlenir ve deformasyon modülü kademeli olarak azalır; Brezilya yarma ve düz gerilim testleri ile plastik deformasyonun ortaya çıkmasıyla çekme mukavemetinin hızla kaybolduğu bulunmuştur. Bu nedenle, bu çalışma, kayma mukavemeti kriterine dayalı olarak aşamalı bir göçme gerilme mukavemeti modeli eklemekte ve kaya kütlesinin çekme ve kaymadaki iki mekanik davranışını içeren plastik gerinim birikimine dayalı aşamalı bir göçme mukavemeti kriteri oluşturmaktadır.
Araştırmacılar, yukarıdaki kriterlere göre geliştirilen yazılım modüllerini kullanarak Kanada Derin Yeraltı Mühendisliği Laboratuvarı'nı simüle etti. Simülasyon süreci sırasında araştırmacılar, yalnızca kama şeklindeki göçme şeklini taklit etmekle kalmayıp, aynı zamanda, Xiaowan Yüksek Kemer Barajı temel kazısının soğan kabuğu kırığını ve Jinping First High Arch Barajı yamacının derin sol kıyısını da yeniden oluşturabildiğini buldular. Jinping II'nin çatlakları ve yoğun kaya patlamaları gibi yüksek gerilimli alanlarda yüksek enerjili depolama kaya kütlelerinin benzersiz başarısızlık fenomeni. Bu başarı, birçok kaya kütlesi çökme olgusunun oluşum mekanizmasının ortaya çıkarılması ve gelecekteki evrim yollarının tahmini ve ilgili mühendislik planlarının formülasyonu için referanslar sağlayabilir. Çalışma aynı zamanda kaya örneğindeki farklı mineral bileşenlerinin deformasyonu ve mukavemeti gibi mekanik parametrelerin tekdüzeliğini karakterize etmek için Gauss dağılımını kullandı, önerilen güç kriteri ile birleştirildi ve süreklilik teorisine dayanarak, mezo-tekdüze kaya kütlesinin başlangıcını ve çatlak yayılmasını başarıyla simüle etti. Aşamalı kopma süreci.
İlgili araştırma sonuçları, mühendislik jeolojisi alanında bir dergi olan Engineering Geology'de yayınlandı.
Şekil 1. Döngüsel yükleme ve boşaltma gerilim yolunun tam gerilme-gerinim eğrisi
Şekil 2. Plastik gerinim birikimine dayalı aşamalı göçme dayanımı kriterinin şematik diyagramı
Şekil 3. Süreklilik teorisine dayalı çatlak başlatma ve yayılma simülasyonu (1)
Şekil 4. Süreklilik teorisine (2) dayalı çatlak başlatma ve yayılma simülasyonu
