【摘要】：石英云母片巖是一種具有典型波狀片理結構的變質巖，巖石強度低，屬于軟質巖。其礦物成分主要為石英、黑云母、白云母、斜長石、角閃石等，造成了巖石本身內部微觀角度來講為多晶體結構。巖體片理面發(fā)育，石英、云母等礦物在巖石變質過程中定向壓應力的作用下發(fā)生變形或者重結晶，從而按一定規(guī)律進行定向排列，各向異性明顯，對圍巖的變形破壞影響顯著。本文以丹巴水電站廠房平洞CPD1石英云母片巖為研究對象，通過室內外宏觀力學變形試驗及微觀斷面電鏡掃描試驗為研究方法，結合現(xiàn)場圍巖變形破壞特征，對圍巖的變形破壞機制進行分析，主要取得了以下成果： （1）研究區(qū)以剝蝕中山峽谷地貌為主，高溫區(qū)域變質作用及強烈的造山事件使其地質構造變得極其復雜，地下水發(fā)育微弱，以基巖裂隙水為主，平洞內最大主應力方向近水平，屬中等偏高應力量級。平洞石英云母片巖段圍巖整體穩(wěn)定性較好，收斂變形量小，主洞圍巖變形破壞程度低，高地應力區(qū)順片理面開挖的支洞圍巖變形破壞現(xiàn)象明顯。 （2）通過巖石磨片鑒定試驗揭示：平洞圍巖礦物以片狀、粒狀及柱狀礦物為主，其中片狀礦物為白云母和黑云母；粒狀、柱狀礦物主要為石英、斜長石、角閃石等；變質礦物以鐵鋁榴石、藍晶石、十字石等為主。此外，，還含有少量磷灰石、電氣石、鋯石等礦物。礦物的含量及組成隨洞深的增加呈一定規(guī)律性變化。 （3）通過一系列的室內外巖體、巖石試驗對石英云母片巖的力學變形特性進行了研究。點荷載試驗結果表明：巖石強度基本都在30MPa以內，且隨洞深增加呈增高趨勢，垂直于片理面加載，巖石以壓致拉裂破壞為主。室內直剪試驗和現(xiàn)場巖體原位直剪試驗結果表明：斷面均沿預剪面發(fā)生剪切破壞，垂直于片理面方向剪切時，巖體的抗剪斷強度為f′=1.03，c′=2.10MPa，抗剪（摩擦）強度為f=0.69，c=0.18MPa；順片理面剪切時，巖體的抗剪斷強度為f′=0.61，c′=0.84MPa抗剪（摩擦）強度為f=0.56，c=0.10MPa。單軸壓縮試驗結果表明，巖石的力學參數(shù)及變形破壞模式均受控于片理面方向，表現(xiàn)出了明顯的各向異性特征：巖石的單軸抗壓強度及彈性模量均隨加載方向與片理面夾角β呈 U‖型變化（即垂直或平行加載時最大，斜交時變小，β=30°時最�。�，順片理面加載時，以順層拉裂破壞為主，30°左右相交時，以順層剪切滑移破壞為主，60°角度左右相交時，以穿層剪切破壞為主，垂直片理面加載時，以穿層拉裂破壞為主。三軸卸荷試驗結果表明：隨著圍壓的增大，石英云母片巖各向異性逐漸減弱，當預設圍壓設定在一定范圍內，卸荷過程中的巖石破壞模式不再受控于片理面與主應力加載方向的夾角β，而是統(tǒng)一發(fā)生了不同角度斷裂面的剪切破壞，斷面軌跡為單一平直破壞面。 （4）通過電鏡掃描（SEM）試驗表明了石英云母片巖的礦物晶體是按一定的規(guī)律進行定向排列，各向異性明顯，且?guī)r石內部存在著一定的微解理和微缺陷，巖石的宏觀破壞是其內部裂紋擴展貫通的結果。不同受力狀態(tài)下石英云母片巖試樣斷口宏觀、微觀花樣形態(tài)也有著一定的區(qū)別，微觀形貌典型花樣主要包括：河流狀花樣、晶界—晶間斷裂花樣、平行滑移花樣、臺階狀花樣、平坦面花樣、魚骨狀花樣、片狀花樣共計七種斷裂花樣。 （5）根據(jù)現(xiàn)場地質調查結果得知，平洞圍巖整體穩(wěn)定性較好，收斂變形量較小，主洞及平洞圍巖主要破壞類型歸結起來可劃分為三類：剪切滑移型、彎折內鼓型、劈裂傾倒型，其破壞影響因素主要包括：片理面與洞軸線夾角、地質構造、地應力特征。洞室開挖之后，應力重分布，當存在節(jié)理裂隙或斷層帶時，結構面抗剪強度較低導致巖體易沿結構面發(fā)生剪切滑移破壞；高地應力區(qū)片理面走向與洞軸線小角度相交時，兩側邊墻部位由于巖體的抗彎折強度較低，易發(fā)生彎折內鼓破壞；高地應力區(qū)片理面與洞軸線大角度相交時，拱肩、拱頂及邊墻部位均易發(fā)生劈裂傾倒或剝落破壞。
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【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U451.2

【參考文獻】

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本文編號：2333221