層理砂巖在不同溫度下偏應(yīng)力-水循環(huán)試驗(yàn)及裂隙滲流研究.pdf

1、　　巖體賦存于一定的天然應(yīng)力、地下水和化學(xué)場(chǎng)等地質(zhì)環(huán)境中，巖石的變形破壞特性不僅受外部因素影響(如溫度、圍壓、孔隙水壓力、化學(xué)條件等)，也與巖石的內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)相關(guān)(如巖石內(nèi)部介質(zhì)組合、微觀結(jié)構(gòu)的顆粒膠結(jié)、層理構(gòu)造等)。近年來，隨著地下工程向深部推進(jìn)，巖石力學(xué)的研究重點(diǎn)日益轉(zhuǎn)向地下，溫度效應(yīng)不可再忽略，地下水也是影響巖體力學(xué)性質(zhì)和巖石力學(xué)作用的重要因素。與此同時(shí)，在工程實(shí)際地下巖體中，又會(huì)經(jīng)常遇到循環(huán)加、卸載的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過90%的巖

2、體工程的失事都與地下水的活動(dòng)有關(guān)，故研究不同溫度下水壓力對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的影響，以及裂隙巖體的滲流特性具有重要實(shí)際工程意義。
　　本文以三峽庫(kù)岸具有層理構(gòu)造的泥質(zhì)紅砂巖為研究對(duì)象，以室內(nèi)試驗(yàn)為途徑，研究在相同加載路徑下層理構(gòu)造對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)和破壞機(jī)理的影響，以及不同溫度時(shí)偏應(yīng)力與孔隙水壓力循環(huán)卸載加載對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)和破壞機(jī)理的影響；然后采用形成貫通剪切裂隙的試樣模擬天然裂隙巖體，進(jìn)行溫度場(chǎng)作用下的裂隙滲流試驗(yàn)研究，為更進(jìn)一步科學(xué)

3、客觀地評(píng)價(jià)工程巖體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性提供理論基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　1)常規(guī)單軸試驗(yàn)、無水壓力以及有水壓力三軸試驗(yàn)，獲取巖石的基本力學(xué)參數(shù)(如：峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量、泊桑比、粘聚力、內(nèi)摩擦角等)，圍壓升高，峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變、彈性模量增大；水壓力使巖石峰值強(qiáng)度降低，變形增大，使內(nèi)聚力減小，對(duì)內(nèi)摩擦角影響較小。
　　2)不同溫度時(shí)，偏應(yīng)力與孔隙水壓力循環(huán)卸載加載試驗(yàn)，獲得巖石的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線，水壓力加

4、載能使巖石發(fā)生新的破壞，而水壓力卸載對(duì)巖石的破壞作用較小。隨著溫度的升高，偏應(yīng)力加載會(huì)增加巖石塑性變形，水壓力對(duì)應(yīng)變的作用會(huì)減弱。另外溫度升高也會(huì)使巖石產(chǎn)生明顯的熱變形。
　　3)對(duì)不同軸向應(yīng)變下的物理力學(xué)參數(shù)(如：有效彈性模量、變形模量、泊桑比)以及Biot系數(shù)進(jìn)行定量對(duì)比分析，砂巖的有效彈性模量隨循環(huán)次數(shù)的增加而增大， 變形模量隨偏應(yīng)力的升高而減小，偏應(yīng)力水平越來越高時(shí)，其塑性變形越來越大。在相同圍壓下，彈性模量與變形模量

5、隨溫度的升高而降低，說明溫度場(chǎng)對(duì)巖石造成了熱損傷；其泊桑比隨著溫度的升高而增大。
　　4)在相同加載路徑下，分析軸向應(yīng)力方向與層理之間的關(guān)系(垂直或平行)對(duì)巖石力學(xué)參數(shù)和破壞機(jī)理的影響。對(duì)于豎向?qū)永韼r樣，峰值偏應(yīng)力隨著溫度的升高而降低。在相同加載條件下，水平層理巖樣的彈性模量小于豎向?qū)永韼r樣，這與峰值應(yīng)力的結(jié)果一致。在相同加載條件下，水平層理巖樣的泊桑比大于豎向?qū)永韼r樣。
　　5)根據(jù)已有研究結(jié)論，選擇滲透系數(shù)比較大