循環(huán)荷載作用下砂巖水力耦合三軸試驗研究

發(fā)布時間：2020-08-24 15:35

【摘要】：在高應(yīng)力和高滲透壓的深部地下開挖工程中,深部圍巖除了承受由開挖后應(yīng)力調(diào)整產(chǎn)生的附加應(yīng)力外,還會受后續(xù)開挖施工中循環(huán)多次的爆破、機(jī)械鑿巖和礦震造成的循環(huán)荷載甚至疲勞擾動荷載作用,與高滲透壓聯(lián)合作用,會對巖石的變形及損傷演化和破裂過程產(chǎn)生重要影響。為研究砂巖循環(huán)荷載水力耦合作用下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特性及滲透率變化特征,針對砂巖進(jìn)行常規(guī)三軸試驗,單調(diào)加載水力耦合試驗、等幅值和變幅值循環(huán)荷載水力耦合試驗。根據(jù)試驗結(jié)果對砂巖的力學(xué)性能、變形特征及滲透率在循環(huán)荷載和水力耦合作用的變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)分析。主要研究成果包括:力學(xué)性質(zhì)方面:在單調(diào)加載水力耦合條件下,砂巖的峰值強(qiáng)度隨圍壓的增大或滲透壓的減小而增大;循環(huán)荷載作用下,巖石的峰值強(qiáng)度增長幅度更大。循環(huán)荷載的作用使巖石在達(dá)到峰值強(qiáng)度后跌落的較單調(diào)加載情況更為迅速,在峰值點常常呈現(xiàn)快速跌落的現(xiàn)象,表現(xiàn)砂巖脆性特性。隨著滲透壓的增大,峰值點跌落趨勢逐漸減緩,砂巖脆性特征向延性特征轉(zhuǎn)變,最終達(dá)到穩(wěn)定殘余強(qiáng)度。滲透率方面:單調(diào)加載水力耦合作用下砂巖的滲透率變化受圍壓和滲透壓的影響,隨著破壞進(jìn)程,滲透率總體呈增長模式,砂巖的破壞模式也為單一的劈裂破壞。在循環(huán)荷載下,砂巖在擴(kuò)容階段后的滲透率變化出現(xiàn)與常規(guī)加載不同的變化規(guī)律,且破壞模式為多角度多裂紋的混合破壞模式,砂巖破壞模式影響了其滲透率的變化。建立變幅值循環(huán)荷載水力耦合作用下巖石的疲勞損傷模型公式,與試驗所測滲透率進(jìn)行驗證,擬合精度較高。等幅值循環(huán)荷載水力耦合作用下,最后一次循環(huán)加卸載時,砂巖的滲透率隨圍壓變化的增長幅度最大。不同圍壓之下,采用不同參數(shù)的同一擬合方程,軸壓和滲透率的擬合精度較好。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU45
【圖文】：