不同加、卸荷條件下大理巖力學(xué)及聲發(fā)射特性試驗及理論研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，在水電、礦山、能源、交通等領(lǐng)域需要修建的深部地下工程也日趨增多，其工程的設(shè)計、施工、運營及穩(wěn)定性等方面都直接依賴于巖體的變形、強度等特性。由于其巖體結(jié)構(gòu)、賦存條件及賦存環(huán)境的復(fù)雜性、多變性，并且受工程施工因素的影響，因此進行不同應(yīng)力路徑及環(huán)境影響條件下的巖體變形、強度研究有重要意義。關(guān)于巖體在加荷條件下的力學(xué)特性研究，很多專家學(xué)者都已經(jīng)做了大量的工作，建立起了一套比較完善的試驗、理論分析方法，取得了一系列

2、的研究成果，但卸荷條件下巖石力學(xué)特性與加荷條件下有一定的差異，雖然這方面的研究近年取得了長足進展，但仍有很多問題有待深入研究。本文通過不同卸荷應(yīng)力水平、不同卸荷速率的大理巖試驗，研究大理巖不同加卸荷條件下的變形、破壞等力學(xué)特性。本文主要取得下列研究成果：
　　(1)通過不同應(yīng)力路徑下大理巖的加、卸荷試驗，分析了不同卸荷初始圍壓、不同卸荷速率下巖石力學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明：巖樣加荷階段軸向應(yīng)變起主導(dǎo)作用，卸荷階段環(huán)向應(yīng)變起主導(dǎo)作用；峰前加

3、軸壓、卸圍壓試驗條件下，隨卸荷初始圍壓的增加，巖樣的峰值強度也隨之提高，但都低于對應(yīng)的相同圍壓下的常規(guī)三軸巖樣的峰值強度。在相同的卸荷初始圍壓下，巖樣隨卸荷速度越快，越容易發(fā)生破壞；巖樣的破壞特征與試驗控制模式有關(guān)，應(yīng)力控制模式下分為主剪切、共軛剪切、劈裂加剪切三種，變形控制模式下分為主剪切破壞、劈裂加剪切兩種。巖樣的破壞角與巖樣的卸荷初始圍壓和卸荷速率有關(guān)，在相同的卸荷初始圍壓下，破壞角隨卸荷速度的增大而增大；相同的卸荷速率下，破壞角

4、隨卸荷初始圍壓的增大而減小。
　　(2)通過聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)研究巖石在變形破壞過程中的聲發(fā)射特征，得出以下結(jié)論：單軸試驗、常規(guī)三軸試驗和加軸壓、卸圍壓試驗在巖樣破壞之前，振鈴計數(shù)率都有明顯遞增的趨勢，破壞后，隨應(yīng)力的下降，聲發(fā)射活動減弱，整個試驗過程都經(jīng)過了平靜期-活躍期-異常活躍期-活躍期-平靜期；常規(guī)三軸試驗與卸圍壓試驗比較，聲發(fā)射活動在加荷階段都是一樣的，卸圍壓開始后到試驗結(jié)束，卸圍壓試驗的聲發(fā)射活動更強烈，卸圍壓試驗的最大振

5、鈴計數(shù)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)三軸試驗的最大振鈴計數(shù)率，說明卸圍壓試驗具有更大的破壞性；變形控制下的卸圍壓試驗，最大振鈴計數(shù)率在相同的卸荷速率、不同的卸荷圍壓下，隨卸荷初始圍壓的增大呈增大趨勢，驗證了相同的卸荷速率，高圍壓下巖石破壞需要釋放更高的能量。
　　(3)根據(jù)所得到的大理巖試驗數(shù)據(jù)，擬合得出的卸荷巖石強度準(zhǔn)則表明：Mohr-Corlomb強度準(zhǔn)則和Mogi-Coulomb強度準(zhǔn)則的內(nèi)摩擦角ψ和粘聚力c近乎相同，但是偏差平方和卻相差很

6、大，Mogi-Coulomb準(zhǔn)則優(yōu)于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則；D-P準(zhǔn)則的內(nèi)摩擦角()小于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和Mogi-Coulomb的()值，粘聚力c值大于Coulomb準(zhǔn)則的c值；D-P準(zhǔn)則擬合偏差平方和小于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則偏差平方和，大于Mogi-Coulomb準(zhǔn)則偏差平方和；通過量測破壞巖樣的破壞角得到的粘聚力c，與擬合求得的破壞角和粘聚力相比，Mohr-Coulomb準(zhǔn)則和Mogi-Coulomb準(zhǔn)則