發(fā)布時間：2019-07-16 10:33

【摘要】：巖石在長期荷載作用下表現(xiàn)出典型的蠕變特性,裂隙泥巖在長期荷載作用下的力學性質(zhì)不同于完整巖石。對甘肅甘谷趙家窯滑坡鉆孔取芯的裂隙泥巖開展剪切蠕變試驗,探討軸向壓應力、預制裂隙長度等因素對試樣剪切蠕變特征的影響。試驗結(jié)果表明:軸向荷載和裂隙長度對試樣剪切蠕變特征有明顯的影響。軸向壓應力越大,試樣剪切蠕變變形越不明顯;裂隙越長,試樣剪切蠕變變形越顯著。應力較低時,如Cvisc模型等蠕變模型能夠較好反映泥巖的蠕變力學特性。而在加速蠕變階段,大多數(shù)模型卻不能準確體現(xiàn)泥巖蠕變曲線的非線性變化。改進的西原模型克服了傳統(tǒng)模型不能對非線性蠕變特征進行描述的缺點,且模型參數(shù)較少,能較好地適用工程軟弱巖體。不同載荷作用下泥質(zhì)軟巖試樣剪切蠕變過程中,裂隙泥巖剪切破壞帶形成表現(xiàn)為漸進與突發(fā)相結(jié)合。泥巖的剪切蠕變力學模型可解釋泥巖滑坡的多種現(xiàn)象,邊坡潛在滑移帶內(nèi)泥質(zhì)軟巖發(fā)生的剪切蠕變則是泥巖滑坡的內(nèi)在誘因。
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圖片說明： 制取試件，根據(jù)現(xiàn)場勘察情況來看，滑坡滑帶位于巨厚層泥巖內(nèi)部，泥巖自身內(nèi)部裂隙發(fā)育不明顯，滑帶沿著泥巖內(nèi)部剪切應力集中區(qū)域分布。在現(xiàn)場將取出的鉆孔巖心用塑料圓筒裝下，圓筒兩端用塑料薄膜進行密封。把試樣運送到制樣室在立式銑床上進行低速高精度切割，制成尺寸為H×H×H=60mm×60mm×60mm的標準方樣試件，確保誤差在1%以內(nèi)。切割加工好的試樣用厚層保鮮膜進行包裝(見圖1a)，避免試件長時間與空氣接觸，從而吸收空氣中的水分以致天然含水率發(fā)生改變，同時也是為了防止試件因失水而導致內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。圖1泥巖試樣Fig.1Mudstonespecimen根據(jù)試驗方案在試樣一面中間位置，采用專業(yè)切割機器切割一條垂直于該面的裂隙，加工全過程采用數(shù)字化操控，精準度高，可有效控制裂隙的張開度和延伸程度等。泥巖裂隙張開度為0.5mm，預制裂隙試樣成品如圖1b所示，加工示意圖如圖2所示。試驗一共制取27試樣，分別為9個天然無裂隙試樣、9個天然預制裂隙10mm試樣和9個天然預制裂隙15mm試樣，從三組試樣中分別選取3個試樣進行不同正應力荷載條件下的試驗，具體如表1所示。在YZJL-300型巖石直剪流變實驗機上開展本924
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圖片說明： 第6期吳禮舟，等:甘肅甘谷裂隙泥巖剪切蠕變行為及其修正模型研究H—巖石試件邊長;a—為加工裂紋深度圖2裂隙加工示意圖Fig.2Sketchmapoffractureprocessing表1泥質(zhì)軟巖試樣Table1Parametersofpeliticsoftrocksample編號裂隙長度a/mm水平初始荷載τ/MPa每級水平荷載增加τ/MPa軸向荷載N/kN軸向正應力σ/MPaW1-300.560.5610.28W4-600.560.5620.56W7-900.560.5630.83L1-3100.560.5610.28L4-6100.560.5620.56L7-9100.560.5630.83L10-12150.560.5610.28L13-15150.560.5620.56L16-18150.560.5630.83次試驗，其系統(tǒng)為應力控制式直剪儀，由加載和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、高壓油泵站和試驗主機等四部分共同組成(見圖3a)。在試驗過程中，使用位移傳感器和荷載傳感器，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別來記錄水平、垂直位移變化和水平、垂直荷載大校1.2試驗方法泥質(zhì)軟巖剪切蠕變試驗采用分級加載的方式，整個試驗過程是在常溫條件下進行，且關閉門窗。試樣放置完畢后，將滾柱臺推至左側(cè)軸向墊塊處，使試樣與軸向墊塊充分緊密接觸。通過手動控制加載裝置，使水平油缸頭和軸向加載頭剛好與試樣加載部分接觸。采用電腦自動控制，先對試樣施加軸向荷載，，待正應力穩(wěn)定后，再從低到高逐級施加水平剪切荷載，每完成施加一級剪切力時立即測讀瞬時位移，然后按時間10min、20min、40min、1h、2h、4h、8h、12h讀取剪切蠕變值，以后每次均按間隔12h定時讀取剪切蠕變值。在整個剪切過程中，應保持法向應力及各級剪切荷載為恒定值。根據(jù)《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》(SL264-2001)的規(guī)定，試驗每級荷載維2d左右，但具體的剪切荷載恒定時間視蠕變變化速率而定，巖石的剪切蠕變變形穩(wěn)定的條件為蠕變速率增量≥5×10－4mm/d，且可進
【作者單位】： 成都理工大學地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點試驗室;中國地質(zhì)科學院地質(zhì)力學研究所;
【基金】：國家自然科學基金面上項目(41472296,41672282)
【分類號】：TU45

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本文編號：2515029