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受到地球漫长而复杂的地质活动作用,自然界中广泛分布着层状复合岩层这一特殊的地质体,这种岩层往往由不同岩性的岩层交替构成,并且层与层之间的结合十分紧密。不同于一般单一岩性的岩体,这种层状复合岩层的非均质性、不连续性和各向异性特征更加显著,其力学特性不仅受各层间结构面力学特性的影响,各层的力学特性、结构面的倾角等对岩体工程的稳定与安全同样至关重要,因此,我们需要对层状复合岩层的基本力学特性有一些深入的了解,认清它的变形破坏机理,以求对工程实际有一定的参考指导意义。本文采用相似材料,模拟制作了层状复合岩层的类岩石试样,通过室内单轴压缩试验和颗粒流数值模拟的方法,研究分析了层状复合岩层的相关力学特性。主要研究工作如下:(1)设计加工了专门用于层状复合岩层类岩石试样制作的模具,研究了钻取、加工不同岩层倾角试样的方法;采用普通硅酸盐水泥、石英砂和熟石膏等相似材料,通过一系列的配比试验,配制了两种不同力学特性的相似材料,将这两种相似材料分别制作成单一类岩石试样,进行常规三轴压缩试验和巴西劈裂试验,研究了它们的基本力学特性。(2)制作了由这两种不同力学特性相似材料组成的层状复合岩层类岩石试样,试样分为三组不同的层厚比,每组试样7种不同的岩层倾角,对这些试样进行了单轴压缩试验,同时记录了试样的声发射(AE)数据和试样表面的裂纹扩展过程,分析了试样单轴压缩的强度变形特性、声发射特征和破坏模式。(3)采用颗粒流模拟程序—PFC2D,通过对不同区域赋值不同的参数和加入节理的方法,构建了层状复合岩层类岩石试样的模拟模型,在对节理细观参数进行敏感性分析的基础上调试得到了一组能反映实际试验宏观力学特性的PFC2D细观参数,由此模拟验证了层状复合岩层类岩石试样室内单轴压缩试验结果,并从模拟得到的试样的裂纹数目和细观位移场等方面深入分析了层状复合岩层类岩石的变形破坏机理。