【摘要】：巖石在長(zhǎng)期荷載作用下表現(xiàn)出典型的蠕變特性,裂隙泥巖在長(zhǎng)期荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)不同于完整巖石。對(duì)甘肅甘谷趙家窯滑坡鉆孔取芯的裂隙泥巖開展剪切蠕變?cè)囼?yàn),探討軸向壓應(yīng)力、預(yù)制裂隙長(zhǎng)度等因素對(duì)試樣剪切蠕變特征的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:軸向荷載和裂隙長(zhǎng)度對(duì)試樣剪切蠕變特征有明顯的影響。軸向壓應(yīng)力越大,試樣剪切蠕變變形越不明顯;裂隙越長(zhǎng),試樣剪切蠕變變形越顯著。應(yīng)力較低時(shí),如Cvisc模型等蠕變模型能夠較好反映泥巖的蠕變力學(xué)特性。而在加速蠕變階段,大多數(shù)模型卻不能準(zhǔn)確體現(xiàn)泥巖蠕變曲線的非線性變化。改進(jìn)的西原模型克服了傳統(tǒng)模型不能對(duì)非線性蠕變特征進(jìn)行描述的缺點(diǎn),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(jìn)與突發(fā)相結(jié)合。泥巖的剪切蠕變力學(xué)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(chǎng)勘察情況來(lái)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(yīng)力集中區(qū)域分布。在現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行密封。把試樣運(yùn)送到制樣室在立式銑床上進(jìn)行低速高精度切割，制成尺寸為H×H×H=60mm×60mm×60mm的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行包裝(見圖1a)，避免試件長(zhǎng)時(shí)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(shí)也是為了防止試件因失水而導(dǎo)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(yàn)方案在試樣一面中間位置，采用專業(yè)切割機(jī)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(zhǔn)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(yù)制裂隙試樣成品如圖1b所示，加工示意圖如圖2所示。試驗(yàn)一共制取27試樣，分別為9個(gè)天然無(wú)裂隙試樣、9個(gè)天然預(yù)制裂隙10mm試樣和9個(gè)天然預(yù)制裂隙15mm試樣，從三組試樣中分別選取3個(gè)試樣進(jìn)行不同正應(yīng)力荷載條件下的試驗(yàn)，具體如表1所示。在YZJL-300型巖石直剪流變實(shí)驗(yàn)機(jī)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(zhǎng);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(hào)裂隙長(zhǎng)度a/mm水平初始荷載τ/MPa每級(jí)水平荷載增加τ/MPa軸向荷載N/kN軸向正應(yīng)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(yàn)，其系統(tǒng)為應(yīng)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(yàn)主機(jī)等四部分共同組成(見圖3a)。在試驗(yàn)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(lái)記錄水平、垂直位移變化和水平、垂直荷載大校1.2試驗(yàn)方法泥質(zhì)軟巖剪切蠕變?cè)囼?yàn)采用分級(jí)加載的方式，整個(gè)試驗(yàn)過程是在常溫條件下進(jìn)行，且關(guān)閉門窗。試樣放置完畢后，將滾柱臺(tái)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(dòng)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(dòng)控制，先對(duì)試樣施加軸向荷載，，待正應(yīng)力穩(wěn)定后，再?gòu)牡偷礁咧鸺?jí)施加水平剪切荷載，每完成施加一級(jí)剪切力時(shí)立即測(cè)讀瞬時(shí)位移，然后按時(shí)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(shí)讀取剪切蠕變值。在整個(gè)剪切過程中，應(yīng)保持法向應(yīng)力及各級(jí)剪切荷載為恒定值。根據(jù)《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(SL264-2001)的規(guī)定，試驗(yàn)每級(jí)荷載維2d左右，但具體的剪切荷載恒定時(shí)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(jìn)
【作者單位】： 成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室;中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41472296,41672282)
【分類號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2515029