基于含水軟巖蠕變特性的巖體時變強(qiáng)度及邊坡動態(tài)穩(wěn)定性研究.pdf

1、在邊坡、地下隧道等巖石工程中，長期載荷作用下巖體蠕變引起的時效漸進(jìn)破壞往往對破壞起控制作用，尤其在含水狀態(tài)下軟弱夾層巾更為明顯。因此正確了解并掌握軟巖在地下水環(huán)境中的流變特性及其時變強(qiáng)度參數(shù)具有重要的現(xiàn)實意義。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用試驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，對含水砂質(zhì)泥巖蠕變特性及其在軟巖邊坡動態(tài)穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.在實驗室條件下進(jìn)行了砂質(zhì)泥巖不同含

2、水狀態(tài)下的基本力學(xué)特性試驗，獲得了四種含水率情況下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，通過單軸壓縮蠕變試驗，獲得了不同含水狀態(tài)下單軸應(yīng)變-時間曲線，分析了不同含水率下砂質(zhì)泥巖的蠕變規(guī)律。
　　2.基于巖石非線性流變力學(xué)基本理論，在砂質(zhì)泥巖應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，修正了Kelvin模型，并建立了該模型一維情況下的流變本構(gòu)方程，分析表明修正Kelvin體在描述巖石流變特性時具有更好的適應(yīng)性。
　　3.為描述巖石全程蠕變特性曲線，提出了

3、一種將修正的廣義開爾文體與用階躍函數(shù)表示的開關(guān)元件串聯(lián)得到可描述巖石全程蠕變的非線性蠕變模型。采用Origin軟件自定義擬合函數(shù)的方法，結(jié)合砂質(zhì)泥巖的單軸蠕變試驗結(jié)果，對模型參數(shù)進(jìn)行了回歸反演并對模型參數(shù)隨應(yīng)力水平及含水率的變化規(guī)律進(jìn)行了分析，結(jié)果說明模型能較好地描述砂質(zhì)泥巖的單軸蠕變特性。
　　4.針對不同含水條件對巖石的蠕變特性影響效應(yīng)，依據(jù)砂質(zhì)泥巖吸水率試驗及老化理論，將蠕變方程中引入含水瞬時損傷因子D(w)和長期蠕變損傷因

4、子Ds(w)，確定了砂質(zhì)泥巖含水損傷蠕變模型，同時基于試驗結(jié)果得到了相應(yīng)的損傷及損傷演化表達(dá)式。
　　5.根據(jù)不同含水狀態(tài)下砂質(zhì)泥巖加速蠕變曲線及其反演參數(shù)，確定了砂質(zhì)泥巖加速蠕變方程，通過蠕變方程(ε)(t)=0求得巖石達(dá)到破壞的臨界極限應(yīng)變量εf，將其帶入模型方程，在εf一定的條件下，求得含水砂質(zhì)泥巖隨時間變化的單軸抗壓強(qiáng)度，同時應(yīng)用Hoek-Brown經(jīng)驗強(qiáng)度準(zhǔn)則求得巖體時變抗壓、抗拉強(qiáng)度，并獲得砂質(zhì)泥巖巖體時變強(qiáng)度參數(shù)c、