本文關(guān)鍵詞：水-巖作用下三峽庫區(qū)層理砂巖卸荷力學(xué)特性研究

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【摘要】：在庫區(qū)的后期工程建設(shè)之中,不可避免的會遇到庫岸邊坡的爆破、開挖,這種開挖擾動會對邊坡巖體造成一種持久的損傷劣化,同時在大壩建成后的運營期間內(nèi),水庫的庫水位會形成一定的消落帶,在庫水大幅度漲落的條件下,消落帶部分巖土體周期性處于疏干和飽和交替的動態(tài),這種浸泡-風(fēng)干交替作用對巖土體來說是一種“疲勞作用”,最終將造成巖體性質(zhì)的劣化,因此,有必要對水-巖作用下庫岸邊坡巖體的劣化效應(yīng)進行研究。本文選取三峽庫區(qū)典型庫岸邊坡消落帶巖體為研究對象,在理論分析的基礎(chǔ)之上,開展了考慮周期性的水-巖作用下層理砂巖的物理、力學(xué)性質(zhì)的試驗研究,旨在對不同層理砂巖試樣在“浸泡-風(fēng)干”循環(huán)作用下的卸荷力學(xué)特性進行詳細(xì)的研究,論文的主要結(jié)論如下:(1)不同層理試樣的聲波測試和飽水密度測試的結(jié)果表明,不同層理方向縱波波速差異很大,平行層理試樣的縱波波速明顯大于垂直層理試樣的縱波波速,并且隨著水-巖作用的進行,兩種層理試樣的縱波波速均呈現(xiàn)下降的趨勢。同時試樣的飽水密度隨著實驗的進行逐漸變大。(2)對不同層理試樣次生孔隙率的試驗結(jié)果表明,總體而言,垂直層理砂巖試樣的次生孔隙率略大于平行層理砂巖試樣,兩者均隨著水-巖作用的進行逐漸變大,并且垂直層理試樣的增加量更為顯著。(3)通過分析每期水-巖作用后浸泡溶液中離子濃度的變化規(guī)律可知,Ca~(2+)、Na~+、K~+和SiO_2的濃度均發(fā)生較大變化;Na~+、Ca~(2+)和K+濃度一直處于上升的狀態(tài),但是速率越來越慢;SiO_2的濃度則不斷下降。離子濃度的變化原因在于試樣內(nèi)部成分和浸泡溶液的水化學(xué)反應(yīng)不斷進行,且速率越來越緩。(4)單軸壓縮試驗結(jié)果表明,隨著水-巖作用的進行,兩種層理砂巖試樣的單軸抗壓強度、彈性模量和泊松比均呈現(xiàn)不同程度的弱化,并且垂直層理試樣的弱化程度大于平行層理試樣的弱化程度;同一水-巖作用周期內(nèi),垂直層理試樣的單軸抗壓強度、彈性模量要高于平行層理試樣的,這說明層理方向?qū)ι皫r試樣的力學(xué)性質(zhì)有著顯著的影響。(5)三軸加載試驗結(jié)果表明,隨著圍壓的升高,兩種層理試樣的三軸抗壓強度都升高較為明顯;隨著水-巖作用的進行,同圍壓下試樣的抗壓強度逐漸衰弱,大致而言,低圍壓下衰弱幅度大于高圍壓下;對比兩種不同層理砂巖試樣而言,垂直層理試樣的強度要高于平行層理的抗壓強度。(6)單軸和三軸加載試驗中,應(yīng)力-應(yīng)變曲線的走勢大致相同,并且隨著浸泡-風(fēng)干作用次數(shù)的增加,試樣破壞時對應(yīng)的應(yīng)變呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢,表明試樣中在水-巖作用下逐漸變軟,垂直層理試樣的壓密段較長,相對較軟。(7)在水-巖作用下,不同層理巖樣的抗壓強度、彈性模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角和泊松比均逐漸衰減,不同圍壓下的峰值對應(yīng)的軸向應(yīng)變逐漸變大,且變化規(guī)律基本一致,劣化速度前期比較大,到后期逐漸趨于穩(wěn)定試樣力學(xué)性質(zhì)的劣化情況可以通過函數(shù)0ln(1)by=y-a+N較好的擬合。(8)根據(jù)兩種不同層理試樣的三軸卸荷試驗結(jié)果,結(jié)合考慮水-巖循環(huán)作用的影響,借助連續(xù)損傷力學(xué)和Weibull統(tǒng)計分布理論,對浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用下砂巖劣化過程進行描述,建立損傷演化方程,計算Weibull分布的參數(shù)m和F0,并將試驗得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與損傷本構(gòu)模型計算的應(yīng)力-應(yīng)變曲線進行吻合對比,結(jié)果表明吻合程度較高。
【學(xué)位授予單位】：三峽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV223

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本文編號：1213103