孔隙率對(duì)軟巖相似材料破壞影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、目前，各項(xiàng)重大的工程項(xiàng)目諸如南水北調(diào)工程、三峽開發(fā)工程、西氣東輸以及青藏鐵路工程等都進(jìn)行了大面積的巖土開挖，且隨著開挖深度的不斷增加，工程中涉及到的軟巖也逐漸增多，圍巖支護(hù)問題和軟巖流變現(xiàn)象更加突出，這些都給施工人員和施工設(shè)備帶來了巨大的安全隱患。所以，針對(duì)于軟巖的研究刻不容緩?？紫堵首鳛橛绊憥r石水理、熱學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)，具有很大的研究?jī)r(jià)值。開挖深度的加大，使得地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜，同時(shí)也增加了取樣成本，若仍完全采用真實(shí)巖石作為研

2、究對(duì)象，顯然不太實(shí)際。地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)作為一種復(fù)雜工程問題的研究手段，它基于相似原理制作相似模型，通過對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，可以為巖土工程更加深入的研究提供可能。
　　本文基于國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“多場(chǎng)耦合深部軟巖固流轉(zhuǎn)化理論及能耗規(guī)律的研究”（51374134），經(jīng)過對(duì)大量軟巖相似材料試件進(jìn)行各項(xiàng)物理力學(xué)試驗(yàn)來研究孔隙率對(duì)軟巖相似材料破壞所產(chǎn)生的影響。本文所做的主要工作如下：
　　基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似原理，選擇一定的幾何

3、相似比尺，對(duì)沉積巖中的頁巖進(jìn)行模擬。本文制備了一批具有五種不同孔隙率的軟巖相似材料試件，并求得了一系列模型試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)滿足的參數(shù)范圍。經(jīng)過單軸壓縮試驗(yàn)、巴西劈裂試驗(yàn)和三軸壓縮試驗(yàn)驗(yàn)證了本文制備的五種不同孔隙率的軟巖相似材料各項(xiàng)參數(shù)基本符合依據(jù)相似原理所求得的參數(shù)范圍。通過以上三種試驗(yàn)，得到結(jié)論：軟巖相似材料的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、三軸抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、粘聚力和內(nèi)摩擦角均隨著孔隙率的增大而減??；軟巖相似材料的泊松比隨著孔隙率的增大而增大。

4、對(duì)試件進(jìn)行了反復(fù)加卸載試驗(yàn)，得到結(jié)論：隨著孔隙率的增大，塑性滯回能逐漸變大，即試件在加卸載過程中以內(nèi)部裂隙的閉合、材料的屈服、破壞、斷裂、損傷以及裂隙面的滑移摩擦等形式而消散掉的能量增多。通過對(duì)五種不同孔隙率中的三種進(jìn)行單軸及三軸蠕變?cè)囼?yàn)，得到結(jié)論：三種不同孔隙率的軟巖相似材料的蠕變曲線與真實(shí)巖石的蠕變曲線具有較好的相似性，大致可以分為三個(gè)階段，即初始蠕變階段，穩(wěn)定蠕變階段以及加速蠕變階段；隨著孔隙率的減小，破壞載荷的值逐漸增加，且軸向