發(fā)布時(shí)間：2020-07-17 21:54

【摘要】：廣泛分布于巖體工程中的節(jié)理對巖體力學(xué)性質(zhì)和力學(xué)作用具有控制性,對巖體工程的安全穩(wěn)定造成了一定影響,而節(jié)理的剪切流變性質(zhì)作為節(jié)理力學(xué)性質(zhì)的重要影響因素之一,是巖土工程圍巖變形失穩(wěn)的重要原因。本文以大理巖節(jié)理為研究對象,通過直接剪切試驗(yàn)、切向分級加載剪切蠕變試驗(yàn)、法向分級卸載剪切蠕變試驗(yàn)和切向分級加載-蠕變-卸載剪切蠕變試驗(yàn),分析了大理巖節(jié)理在幾種不同剪切應(yīng)力路徑下的變形及能量變化特征,并圍繞大理巖節(jié)理破壞形態(tài)對剪切破壞機(jī)理進(jìn)行了闡述,總結(jié)了失穩(wěn)破壞前的一些征兆。主要得到以下結(jié)論:(1)節(jié)理在分級加載剪切蠕變試驗(yàn)中,瞬時(shí)剪切位移與剪切應(yīng)力水平呈正比。采用等時(shí)曲線法確定的節(jié)理長期抗剪強(qiáng)度占其蠕變剪切強(qiáng)度比值和直接剪切強(qiáng)度比值的范圍分別為72.34%~83.84%和61.92%~82.85%。節(jié)理輪廓凸起磨損情況與法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力有關(guān),法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力越大,節(jié)理磨損越嚴(yán)重。改進(jìn)的Burgers模型能較好的反映不同剪切應(yīng)力下節(jié)理剪切蠕變變形規(guī)律。(2)法向卸載分級剪切蠕變試驗(yàn)的第一級法向應(yīng)力水平下的切向蠕變曲線形態(tài)衰減-穩(wěn)態(tài)特征最為明顯。法向蠕變位移的突然急劇增大,是節(jié)理發(fā)生加速蠕變剪切滑移破壞的前兆。法向應(yīng)力對剪切蠕變變形具有一定影響,采用過渡應(yīng)力方法比庫倫準(zhǔn)則方法得到的等效節(jié)理強(qiáng)度參數(shù)小�？紤]法向應(yīng)力作用的改進(jìn)Burgers模型能較好的反映節(jié)理法向分級卸載剪切蠕變黏彈塑性特征。(3)分級循環(huán)剪切加載-蠕變-卸載試驗(yàn)中,考慮法向荷載對節(jié)理能量耗散的影響,總變形能和彈性變形能均隨循環(huán)次數(shù)和法向應(yīng)力的增加而增大,且與循環(huán)次數(shù)呈指數(shù)關(guān)系。滯回環(huán)面積與循環(huán)次數(shù)呈正相關(guān),法向應(yīng)力小于6.5 MPa和大于7.8 MPa時(shí),滯回環(huán)面積與循環(huán)次數(shù)分別呈線性和指數(shù)關(guān)系。(4)分級循環(huán)剪切試驗(yàn)曲線的外包絡(luò)線可分為加速上升段,勻速上升段和勻速下降段;累計(jì)切向塑性變形增加速率隨循環(huán)次數(shù)增加而減緩;剪切加、卸載曲線均能以剪切滑移段為界分為兩個(gè)曲線段。各級循環(huán)加載后或蠕變后出現(xiàn)累計(jì)法向位移低于前一循環(huán)的情況時(shí),均可以作為節(jié)理剪切失穩(wěn)的遠(yuǎn)期預(yù)報(bào)。加載或卸載過程總法向位移曲線出現(xiàn)在前一循環(huán)法向位移之前或與前一循環(huán)法向位移曲線交叉,可作為節(jié)理剪切失穩(wěn)的近期預(yù)兆。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD315
【圖文】：

2.1 完整試樣的力學(xué)性質(zhì)2.1.1 巖樣制取與試驗(yàn)設(shè)備在進(jìn)行巖石節(jié)理直剪試驗(yàn)前，對部分完整的大理巖、水泥試樣進(jìn)行單軸壓縮規(guī)三軸壓縮和巴西劈裂力學(xué)試驗(yàn)，獲取大理巖及水泥試樣基本力學(xué)信息，其中得水泥的參數(shù)來證明同等條件下水泥的強(qiáng)度大于巖石節(jié)理的強(qiáng)度，以此來忽泥的變形影響。其余大理巖試樣用于節(jié)理直剪試驗(yàn)及剪切流變試驗(yàn)。(1) 巖樣制取試驗(yàn)所用的大理巖巖樣取自河南省南召縣某采石場，主要礦物成分為方解石云石和菱鎂礦，灰色，粒徑 0.2~5 mm，整體質(zhì)地均勻。為減少試樣物理力學(xué)的離散性，所有試樣均取自同一巖塊，且沿同一方向密集鉆孔，依據(jù)巖石力驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[52]要求，制成直徑約 50 mm、長度約為 100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)試樣(圖 2-1(a)樣上、下表面平行度在 0.05 mm 以內(nèi)，表面平面度在 0.02 mm 以內(nèi)。采用磨制取標(biāo)準(zhǔn)水泥試驗(yàn)樣品(圖 2-1(b)、(c))。

白云石和菱鎂礦，灰色，粒徑 0.2~5 mm，整體質(zhì)地均勻。為減少試樣物理力學(xué)性質(zhì)的離散性，所有試樣均取自同一巖塊，且沿同一方向密集鉆孔，依據(jù)巖石力學(xué)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[52]要求，制成直徑約 50 mm、長度約為 100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)試樣(圖 2-1(a))，試樣上、下表面平行度在 0.05 mm 以內(nèi)，表面平面度在 0.02 mm 以內(nèi)。采用磨具來制取標(biāo)準(zhǔn)水泥試驗(yàn)樣品(圖 2-1(b)、(c))。(a) 大理巖部分試樣 (b) 水泥部分試樣 (c) 制樣磨具圖 2-1 完整試樣及制樣磨具Fig.2-1 The complete samples and sample grinding tool(2) 試驗(yàn)設(shè)備圖 2-2 為 RMT-150B 電液伺服巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)和超聲波檢測分析儀。

(a) 劈裂磨具 圖 2-6 劈裂Fig.2-6 Split Grinding (a) 60 t 壓力機(jī) 圖 2-7 60 t Fig.2-7 60 t press and sam

【參考文獻(xiàn)】

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2 秦玉春;長大深埋隧洞圍巖非定常剪切蠕變模型初探[D];河海大學(xué);2007年

本文編號：2759984