钻爆法是大型地下工程的主要开挖施工方法。对洞室围岩而言,除受地应力作用外(静载),还经常受到爆破等扰动荷载的作用。地应力与爆破扰动的耦合作用在深部高地应力条件下表现更为显著。因此,研究动静组合荷载作用下岩石的力学行为,特别是断裂特征,可为预测和控制深部岩石工程特有的问题提供理论基础。作者采用人字形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc,CCNBD)试样,在MTS815 Flex Test GT岩石力学试验机上进行组合加载试验,研究花岗岩在预静载和周期扰动荷载组合作用下的断裂韧度与破坏特征。在获得静态断裂韧度的基础上,分别设定预静载为静态强度的50%、85%和90%,再分别施加50%、15%和10%的扰动荷载,获得组合加载条件下断裂韧度和声发射信号,分析Falicity比和声发射b值。结果表明:1)组合荷载作用下试样的裂纹张开位移(crack open displacement,COD)比静态加载时大,但随着预静载的增大而减小。2)花岗岩CCNBD试样的塑性变形比、修正断裂韧度均随预静载的增大而增大。3)预静载较低时,对试样承受扰动荷载能力的影响较小;预静载比达到90%后,试样对扰动荷载很敏感,且随着扰动荷载的施加,试样发生渐进破坏。
同一期地质运动中岩体所产生的结构面间距一般认为服从负指数分布。目前方法多根据产状单一因素进行分组,分组完成后同一组结构面的间距分布可能非常不规则,针对该问题,结合目前结构面采集到的数据质量高且具有空间位置等特点,提出一种新的双因素分组方法 (a new double-factor clustering method,NDCM)。分组时可综合考虑结构面产状与间距信息,该方法分组初值由模糊K均值法(fuzzy K-means)获取,通过调整隶属度较低的结构面分组编码达到修正结构面间距,使其满足负指数分布的目的。为获得NDCM的分组精度,进行了数值模型计算,该模型中结构面分组情况已知,利用模糊K均值法和NDCM法分别对此模型进行结构面分组。对比结果表明,NDCM法分组精度明显优于模糊K均值分组方法;重叠率越高组数越多这种优势越明显;相比于模糊K均值法,NDCM分组精度平均可以提升0.06左右。
