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研究生: 黃國彰
Huang, Kao-Chang
論文名稱: 人工岩石材料之節理面的力學性質研究
指導教授: 李德河
Lee, Der-Her
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 節理面
外文關鍵詞: Joint
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  •   為探求自然節理面之力學行為,本文依物理模型實驗找到一種類似岩石性質之人工材料,以此材料製作人工節理面試體進行直接剪力試驗的結果,並配合本文嘗試之尖峰剪力強度運算方法,以便求出較具完整性、代表性的尖峰剪力強度曲線,希冀爾後在缺乏具相同幾何表面之自然節理面試體時,亦能簡易分析出較準確之尖峰剪力強度。
      物理模型實驗方面,本文所採用的人工岩石材料之基本力學試驗結果,均符合模擬岩石材料之要求,並依Hoek-Brown(1980)準則求出其材料參數,再與自然岩石的基本力學特性比較,顯示本文所採用的人工岩石材料之力學行為類似軟岩之岩性。
      本文嘗試以「垂直滑輪組」改良傳統式剪力盒所造成不均勻之剪脹現象的缺點,目的是為了使試驗時所產生之膨脹量,更趨於合理,由簡單的檢核測試可知,隨著剪位移的增加,垂直滑輪組對上試體膨脹量的一致性有不錯的效果。
      在節理面之剪力強度方面,本文嘗試將直接剪力試驗之正向應力與剪應力數據經莫耳-庫倫強度準則(Mohr-Coulomb strength criterion)轉換成莫耳圓(Mohr circle),再以莫耳圓之最大與最小主軸應力配合Hoek-Brown(1980)經驗準則進行分析,以求得莫耳圓之包絡線,此包絡線即本文所稱之尖峰剪力強度曲線。

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    目 錄 摘要 ………………………………………………………………. Ⅰ 目錄 ………………………………………………………………. Ⅱ 表目錄 …………………………………………………………… Ⅴ 圖目錄 …………………………………………………………… Ⅵ 符號說明 …………………………………………………………. Ⅷ 第一章 緒論……………………………………………………… 1 第二章 相關研究………………………………………………… 3 2-1 岩石模擬材料之選擇…………………………………… 3 2-2 人工節理面之模擬方法………………………………… 4 2-3 節理面之破壞模式……………………………………… 4 2-4 完整岩石材料之力學行為……………………………… 6 2-4-1 莫耳-庫倫破壞準則(The Mohr-Coulomb failure criterion) 在直接剪力試驗上之應用………………………… 6 2-4-2 完整岩石之變形…………………………………… 7 2-4-3 完整岩石之破壞準則……………………………… 8 2-4-4 完整岩石之直接剪力破壞理論…………………… 9 2-5 節理面之力學行為…………………………………… 10 2-5-1 節理面之剪力變形行為…………………………… 10 2-5-2 節理面之剪力強度………………………………… 11 第三章 試驗材料之製作……………………………………… 15 3-1 試驗材料……………………………………………… 15 3-2 試體製作……………………………………………… 15 3-2-1 單軸壓縮試驗試體製作…………………………… 16 3-2-2 靜態三軸壓縮試驗試體製作……………………… 16 3-2-3 抗拉試驗試體製作……………………………… 16 3-2-4 摩擦試驗試體製作……………………………… 17 3-2-5 完整材料之直接剪力試驗試體製作…………… 17 3-2-6 節理面之直接剪力試驗試體製作………………. 18 第四章 試驗儀器設備、方法與步驟……………………… 19 4-1 試驗儀器設備……………………………………… 19 4-2 試驗方法與步驟…………………………………… 30 4-2-1 單軸壓縮試驗…………………………………… 30 4-2-2 靜態三軸試驗…………………………………… 30 4-2-3 抗拉強度試驗…………………………………… 31 4-2-4 摩擦試驗………………………………………… 31 4-2-5 直接剪力試驗…………………………………… 32 第五章 試驗結果之分析與討論…………………………… 33 5-1 人工岩石材料之模擬與分析……………………… 33 5-1-1 單軸壓縮強度試驗結果………………………… 33 5-1-2 靜態三軸試驗結果……………………………… 38 5-1-3 抗拉試驗結果…………………………………… 40 5-1-4 摩擦試驗結果…………………………………… 41 5-1-5 人工岩石材料之模擬結果……………………… 42 5-2 人工岩石材料之剪力行為………………………… 43 5-2-1 完整材料之直接剪力試驗結果………………… 43 5-2-2 含規則節理面試體之直接剪力試驗結果……… 47 第六章 結論與建議…………………………………………. 68 6-1 結論………………………………………………… 68 6-2 建議………………………………………………… 69 參考文獻 …………………………………………………… 70 附錄A ISRM試驗方法簡介……………………………. 73 附錄B 單一起伏節理面之剪力強度結果………………… 76 附錄C 自然岩石之力學性質相關資料…………………… 87

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-18公開
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