層理砂巖在不同溫度下偏應力-水循環(huán)試驗及裂隙滲流研究.pdf

1、　　巖體賦存于一定的天然應力、地下水和化學場等地質環(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、化學條件等)，也與巖石的內部復雜結構相關(如巖石內部介質組合、微觀結構的顆粒膠結、層理構造等)。近年來，隨著地下工程向深部推進，巖石力學的研究重點日益轉向地下，溫度效應不可再忽略，地下水也是影響巖體力學性質和巖石力學作用的重要因素。與此同時，在工程實際地下巖體中，又會經常遇到循環(huán)加、卸載的作用。據統(tǒng)計，超過90%的巖

2、體工程的失事都與地下水的活動有關，故研究不同溫度下水壓力對巖石力學性質的影響，以及裂隙巖體的滲流特性具有重要實際工程意義。
　　本文以三峽庫岸具有層理構造的泥質紅砂巖為研究對象，以室內試驗為途徑，研究在相同加載路徑下層理構造對巖石力學參數和破壞機理的影響，以及不同溫度時偏應力與孔隙水壓力循環(huán)卸載加載對巖石力學參數和破壞機理的影響；然后采用形成貫通剪切裂隙的試樣模擬天然裂隙巖體，進行溫度場作用下的裂隙滲流試驗研究，為更進一步科學

3、客觀地評價工程巖體的長期穩(wěn)定性提供理論基礎。主要研究內容及結果如下：
　　1)常規(guī)單軸試驗、無水壓力以及有水壓力三軸試驗，獲取巖石的基本力學參數(如：峰值應力、峰值應變、彈性模量、泊桑比、粘聚力、內摩擦角等)，圍壓升高，峰值應力、峰值應變、彈性模量增大；水壓力使巖石峰值強度降低，變形增大，使內聚力減小，對內摩擦角影響較小。
　　2)不同溫度時，偏應力與孔隙水壓力循環(huán)卸載加載試驗，獲得巖石的應力-應變滯回曲線，水壓力加

4、載能使巖石發(fā)生新的破壞，而水壓力卸載對巖石的破壞作用較小。隨著溫度的升高，偏應力加載會增加巖石塑性變形，水壓力對應變的作用會減弱。另外溫度升高也會使巖石產生明顯的熱變形。
　　3)對不同軸向應變下的物理力學參數(如：有效彈性模量、變形模量、泊桑比)以及Biot系數進行定量對比分析，砂巖的有效彈性模量隨循環(huán)次數的增加而增大， 變形模量隨偏應力的升高而減小，偏應力水平越來越高時，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，說明溫度場對巖石造成了熱損傷；其泊桑比隨著溫度的升高而增大。
　　4)在相同加載路徑下，分析軸向應力方向與層理之間的關系(垂直或平行)對巖石力學參數和破壞機理的影響。對于豎向層理巖樣，峰值偏應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層理巖樣，這與峰值應力的結果一致。在相同加載條件下，水平層理巖樣的泊桑比大于豎向層理巖樣。
　　5)根據已有研究結論，選擇滲透系數比較大