橫向等向性併構岩之製作與力學性質

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姓名

吳偉豪(Wei-Hao Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

橫向等向性併構岩之製作與力學性質
(The Mechanical Behavior of Artificial Transversely Isotropic Bimrock)

相關論文

★ 花蓮溪安山岩含量之悲極效應研究	★ 層狀岩盤之承載力
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★ 台灣骨材鹼反應潛能資料庫建置	★ 平台式掃描器在影像擷取及長度量測之應用
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★ 巨觀等向性混成岩製作表面影像與力學性質	★ 膨潤土與花崗岩碎石混合材料之熱傳導係數
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摘要(中)

併構岩為包含著岩塊與基質二種材料所組成之岩石，其力學性質會受到異質性與異向性之影響。本研究利用不同配比之水泥與高嶺土製作橫向等向性併構岩試體，進以探討併構岩之力學行為。
岩塊含量是用來評估併構岩整體工程性質的重要參數，本研究使用旋轉式掃描器擷取併構岩試體之表面展開影像，利用影像處理法估算併構岩試體之岩塊體積比。並擷取破壞後試體之表面展開影像觀察其破壞模態，將破壞模態分為滑動破壞模態與非滑動破壞模態兩類，其中非滑動破壞又細分為張裂破壞模態、剪力破壞模態與延性壓縮破壞模態。
試驗結果顯示併構岩試體之破壞強度隨著圍壓增加而提高；強度異向性則隨著圍壓增加而降低。本研究並以Tien and Kuo(2001)破壞準則與FLAC有限差分軟體對併構岩試體之破壞強度、強度異向性與破壞模態進行理論模擬分析，結果顯示理論預測與試驗數據大致相符，可知此模式可求得異向性岩體之合理模擬效果。

摘要(英)

Bimrock is a kind of rock which contains the composition of block and matrix, its mechanical properites can be influenced by heterogeneous and anisotropy. This research is in different proportion with cement and kaolin to make transversely isotropic specimen of bimrock, then evolute to probe on mechanical behavior.
The content of rock is an important parameter to estimate bimrock, this research use rotary scanner to pick specimen of bimrock and develope the image on the surface, use image process method to estimate the raito of specimen of bimrock.
The result shows that the increase of confining pressure cause he destructive force to raise,and heterogeneous strength to reduce. This research use Tien and Kuo(2001) failure criterion and FLAC program to analyze the strength、heterogeneous and failure mode.the result show that prediction and experimental data are fairly agreeable.

關鍵字(中)

★ 破壞準則
★ 破壞模態
★ 岩塊體積比
★ 異向性
★ 併構岩

關鍵字(英)

★ failure crirerion
★ bimrock
★ anisotropic
★ volumetric fraction
★ failure mode

論文目次

目錄
摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XIV
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究內容 2
1.3 論文架構 2
第二章文獻回顧 3
2.1 等向性與異向性併構岩之定義 3
2.2 異向性岩石之特徵與分類 4
2.2.1 異向性岩石之特徵 4
2.2.2 異向性岩石之分類 6
2.3 異向性岩石之破壞模態 8
2.4 異向性岩石之破壞準則 14
2.4.1 Jaeger (1960)破壞準則 15
2.4.2 McLamore and Gray (1967)破壞準則 18
2.4.3 Hoek and Brown (1980) 破壞準則 20
2.4.4 Tien and Kuo (2001)破壞準則 23
2.5 併購岩之相關研究 31
2.5.1 波特蘭水泥混凝土之力學性質 32
2.5.2 人造混成岩試體之力學性質 34
2.5.3 岩塊體積比的量測 43
第三章橫向等向性併構岩試體之製作 48
3.1 併構岩試體之模擬材料選擇 48
3.1.1 模型材料的配比 49
3.1.2 岩塊材料數量估算 50
3.2 試驗儀器與設備 52
3.2.1 試體製作模組 52
3.2.2 材料試驗機系統 56
3.2.3 岩心試體鑽修設備 57
3.2.4 資料訊號量測與擷取系統 58
3.2.5 岩石三軸試驗系統 60
3.2.6 表面影像擷取設備 62
3.3 橫向等向性併構岩之製作及流程 64
3.3.1 材料準備 65
3.3.2 併構岩體之鋪層 68
3.3.3 併構岩體之壓製 70
3.3.4 岩體養護與岩心試體鑽修 71
3.3.4 試體編號 73
3.4 岩石力學性質試驗方法 74
3.4.1 單軸壓縮強度試驗 74
3.4.2 三軸壓縮強度試驗 74
第四章併構岩試體之表面影像與體積比量測 76
4.1 併構岩之岩塊體積比量測 76
4.1.1單位重法 76
4.1.2 影像處理法 78
4.2 併構岩試體之表面影像 79
4.3 表面影像量測併構岩體積比 87
4.3.1中分法使用步驟 87
4.3.2中分法之量測結果 88
第五章橫向等向性併構岩之力學性質 90
5.1 橫性等向性併構岩之試驗結果 90
5.1.1破壞強度 94
5.1.2 橫向等向性併構岩之異向性 96
5.2橫向等向性併構岩之破壞模態 99
5.3 試驗結果與理論模擬之比較 108
5.3.1 破壞強度之模擬分析 108
5.3.2 異向性之模擬分析 118
5.3.3 破壞模態之模擬分析 120
5.4 數值方法模擬併構岩之力學行為 123
5.4.1 網格建立 123
5.4.2 數值模擬分析結果 125
第六章結論與建議 137
6.1 結論 137
6.2 建議 139
參考文獻 140
附錄A 中分法體積比量測結果 145
附錄B 人造異向性併構岩之力學試驗結果 147
附錄C 人造異向性併構岩之破壞包絡線 154

參考文獻

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指導教授

田永銘(Yong-Ming Tien)

審核日期

2006-7-21

推文