干濕循環(huán)作用下深部粉砂巖蠕變特性與本構模型研究.pdf

1、由于在深部地下工程開挖與支護的過程中，圍巖的含水率會發(fā)生改變，這將對深部巖體的長期穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。以淮南礦業(yè)集團朱集東煤礦-906m處粉砂巖為研究對象，通過干濕循環(huán)作用模擬含水率變化，開展不同干濕循環(huán)條件下粉砂巖的蠕變試驗，探究圍巖含水率變化對深部巖體長期穩(wěn)定性的影響。進而為深部地下工程結構的開挖和支護提供科學依據(jù)。主要結論如下:
　　(1)開展了粉砂巖試件的單軸壓縮試驗，在加載初期，試件處于壓密狀態(tài)，應力應變曲線呈上凹型，隨

2、后進入彈性階段，該階段應力應變曲線近似呈直線關系，彈性階段結束后試件進入相對較短的塑性屈服階段，并在其末期試件達峰值強度后發(fā)生突然的脆性破壞，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，試件的主破壞面均近乎平行于試件的軸向，此外，還存在少量的局部剪切破壞面。
　　(2)開展了干濕循環(huán)作用后粉砂巖的單軸壓縮蠕變試驗，結果表明，粉砂巖試件在應力施加的瞬間產(chǎn)生軸向瞬時變形，之后隨應力的逐級增加，蠕變曲線的斜率增大，主要表現(xiàn)出減速蠕變和等速蠕變，繼續(xù)施加軸向應力，試件的

3、蠕變特性越來越明顯，加載至最后一級時，試件的軸向變形隨時間的發(fā)展逐漸增大，表現(xiàn)出巖石蠕變的三個階段特征，并在加速蠕變段破壞;隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增多，粉砂巖的瞬時應變和蠕變應變整體都呈增大趨勢，軸向穩(wěn)態(tài)蠕變速率呈現(xiàn)非線性增大，蠕變?nèi)虤v時逐漸減小，減速蠕變段和加速蠕變段歷時占全程歷時的比例逐漸升高，瞬時變形模量降低，破壞形態(tài)呈現(xiàn)出張拉脆性破壞向剪切破壞轉(zhuǎn)化的特征。
　　(3)開展不同圍壓狀態(tài)下干濕循環(huán)6次后的巖石試件的壓縮蠕變試驗，

4、發(fā)現(xiàn)在相同的應力下，隨圍壓的增大，粉砂巖瞬時應變、蠕變應變和蠕變應變速率逐漸減小，瞬時變形模量逐漸增大，表明圍壓對粉砂巖的變形具有約束作用。
　　(4)根據(jù)干濕循環(huán)作用后的粉砂巖單軸壓縮蠕變曲線的特點，采用廣義開爾文鏈模型，利用Origin軟件擬合得出不同應力水平下的蠕變參數(shù)，并將其代入模型中，發(fā)現(xiàn)所得結果與試驗數(shù)據(jù)可很好地擬合，說明該模型能夠很好地反映干濕循環(huán)作用后深部粉砂巖的蠕變特征。
　　(5)根據(jù)巖石的蠕變機理，提出