干濕循環(huán)作用下深部粉砂巖蠕變特性與本構(gòu)模型研究.pdf

1、由于在深部地下工程開(kāi)挖與支護(hù)的過(guò)程中，圍巖的含水率會(huì)發(fā)生改變，這將對(duì)深部巖體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。以淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東煤礦-906m處粉砂巖為研究對(duì)象，通過(guò)干濕循環(huán)作用模擬含水率變化，開(kāi)展不同干濕循環(huán)條件下粉砂巖的蠕變?cè)囼?yàn)，探究圍巖含水率變化對(duì)深部巖體長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。進(jìn)而為深部地下工程結(jié)構(gòu)的開(kāi)挖和支護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　(1)開(kāi)展了粉砂巖試件的單軸壓縮試驗(yàn)，在加載初期，試件處于壓密狀態(tài)，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈上凹型，隨

2、后進(jìn)入彈性階段，該階段應(yīng)力應(yīng)變曲線近似呈直線關(guān)系，彈性階段結(jié)束后試件進(jìn)入相對(duì)較短的塑性屈服階段，并在其末期試件達(dá)峰值強(qiáng)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(kāi)展了干濕循環(huán)作用后粉砂巖的單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，結(jié)果表明，粉砂巖試件在應(yīng)力施加的瞬間產(chǎn)生軸向瞬時(shí)變形，之后隨應(yīng)力的逐級(jí)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(yīng)力，試件的

3、蠕變特性越來(lái)越明顯，加載至最后一級(jí)時(shí)，試件的軸向變形隨時(shí)間的發(fā)展逐漸增大，表現(xiàn)出巖石蠕變的三個(gè)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(shí)應(yīng)變和蠕變應(yīng)變整體都呈增大趨勢(shì)，軸向穩(wěn)態(tài)蠕變速率呈現(xiàn)非線性增大，蠕變?nèi)虤v時(shí)逐漸減小，減速蠕變段和加速蠕變段歷時(shí)占全程歷時(shí)的比例逐漸升高，瞬時(shí)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(kāi)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?cè)囼?yàn)，

4、發(fā)現(xiàn)在相同的應(yīng)力下，隨圍壓的增大，粉砂巖瞬時(shí)應(yīng)變、蠕變應(yīng)變和蠕變應(yīng)變速率逐漸減小，瞬時(shí)變形模量逐漸增大，表明圍壓對(duì)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(diǎn)，采用廣義開(kāi)爾文鏈模型，利用Origin軟件擬合得出不同應(yīng)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(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)可很好地?cái)M合，說(shuō)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(jī)理，提出