深部圍巖蠕變特性試驗(yàn)研究.pdf

1、巖石作為地下工程建筑中所主要面對(duì)的工程材料，其物質(zhì)組成成分和所賦存的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境使其具有顯著的流變特性和明顯的時(shí)效性，對(duì)地下巖體工程的穩(wěn)定有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。目前，在巖石流變特性的研究方面，試驗(yàn)研究是不可或缺的基礎(chǔ)性工作，其結(jié)果可以為揭示巖石不同應(yīng)力水平條件下的流變屬性，為建立合適的流變模型、并為進(jìn)行工程巖體數(shù)值分析提供有關(guān)流變參數(shù)。但是，隨著地下工程埋深的逐漸增大，深部工程圍巖表現(xiàn)出了與淺部巖體不同的流變特性，給工程建設(shè)帶來(lái)

2、了更大的挑戰(zhàn)。因此本文針對(duì)某礦山深部巷道圍巖開(kāi)展了室內(nèi)蠕變?cè)囼?yàn)研究工作，主要取得了如下幾個(gè)方面的結(jié)論和研究成果:
　　(1)本文首先完成了深部巷道粉砂巖的基本力學(xué)特性試驗(yàn)，結(jié)果表明:該類(lèi)巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，單軸壓縮破壞性態(tài)主要為沿軸向的劈裂和局部的剪切破壞。有圍壓的存在時(shí)，巖石破壞后殘余強(qiáng)度較高，且主要為傾斜于軸向的剪切破壞;巖石抗壓強(qiáng)度隨圍壓的增大而增大，經(jīng)過(guò)擬合得到了抗壓強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系公式。根據(jù)理論原理，獲得了該巖石的基本力

3、學(xué)參數(shù)。
　　(2)針對(duì)深部巷道粉砂巖進(jìn)行了多組不同圍壓下的巖石蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:由于節(jié)理裂隙較發(fā)育，粉砂巖單軸蠕變時(shí)隨著應(yīng)力水平的增大，蠕變變形量及衰減穩(wěn)定時(shí)間均先減小后增大，巖石蠕變特性從低應(yīng)力下的應(yīng)變硬化逐漸轉(zhuǎn)為高應(yīng)力下的應(yīng)變軟化。該類(lèi)巖石變形模量隨著時(shí)間及應(yīng)力水平的增大均降低，且?guī)r石處于穩(wěn)定蠕變階段的蠕變速率隨應(yīng)力水平的增大而增大。通過(guò)不同圍壓下蠕變特性對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，圍壓越大巖石蠕變非線性程度越高，圍壓的存在消除了蠕

4、變過(guò)程中裂隙壓密閉合的影響，使得整個(gè)蠕變過(guò)程中呈現(xiàn)應(yīng)變軟化特性，且其變形模量受應(yīng)力水平的影響不再隨時(shí)間的增大而減小。此外，加大圍壓可以減緩巖石的蠕變破壞時(shí)間，破壞前有明顯的等速蠕變階段，圍壓越大破壞時(shí)變形量也越大。
　　(3)根據(jù)粉砂巖單軸蠕變?cè)囼?yàn)中加卸載試驗(yàn)曲線特征對(duì)巖石蠕變模型中可能存在的基本元件及其組合方式進(jìn)行了辨識(shí)分析，分析了常用元件模型的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了改進(jìn)西元模型，并擬合確定了模型參數(shù)，取得了較好的效果。針對(duì)三軸條件下粉