循環(huán)加載下巖石裂隙變形與滲流的試驗研究.pdf

1、巖石單裂隙的變形和滲流特征是巖體裂隙滲流的基礎工作。論文采用RMT150試驗機、GCTS直剪儀、UCT-2蠕變儀及輻射流滲流裝置,對含有人工裂隙的巖石試樣進行循環(huán)加載條件下單裂隙變形和滲流的試驗,研究法向、剪切循環(huán)加載下巖石裂隙的法向變形和法向應力下巖石裂隙的滲流特征,得到如下認識。
　　(1)對完整、含水平及豎直裂隙的三組巖樣(每組6個)進行常規(guī)三軸壓縮及循環(huán)加載試驗,發(fā)現(xiàn)水平或豎直裂隙對巖樣變形影響較大,對強度影響較小。

2、>　　(2)粗糙度是研究裂隙變形和滲流的重要參數(shù),通過測量剖面線高度得到了7種巖樣128條裂隙剖面線的粗糙度參數(shù),并分析了節(jié)理粗糙度系數(shù)JRC、粗糙角i、粗糙輪廓指數(shù)Rp及分維D之間的關系。
　　(3)對5組86個單裂隙試樣進行法向壓縮,得到法向應力-閉合曲線。提出了閉合度概念,分析了經(jīng)典指數(shù)模型、BB雙曲線模型、周建民冪函數(shù)模型、修正指數(shù)模型及 Swan指數(shù)模型對法向應力-閉合曲線的擬合精度及參數(shù)特征,并進行了粗糙度、自然風化及

3、溶液浸泡的影響分析。
　　(4)將完整巖樣循環(huán)加載曲線劃分為滯回穩(wěn)定、前移、后移三種類型,分析了不同應力水平下循環(huán)加載過程中完整巖樣和裂隙巖樣的能量耗散特征,得到了加卸載總閉合量與循環(huán)次數(shù)的指數(shù)函數(shù)關系。以加卸載曲線均通過(0,0)和( max i?max i,b)為已知條件,推導了雙曲-冪函數(shù)模型,得到了加卸載曲線的初始剛度和最大隙寬與循環(huán)次數(shù)的指數(shù)函數(shù)關系,由此可確定每個循環(huán)的加卸載曲線。
　　(5)分析了循環(huán)剪切過程的

4、分段特征和法向變形機理,認為法向變形與巖石裂隙面強度、粗糙度和法向應力水平有關,較好解釋了煤巖裂隙(9個試樣)及人工巖石裂隙(16個試樣)的直剪試驗結果。
　　(6)根據(jù)多級加載下巖石裂隙法向蠕變曲線,提出了巖石裂隙多級加載下的蠕變機理,分析了滲流裂隙的蠕變特征,流體的沖刷排屑對蠕變有重要影響。
　　(7)建設了多級加載下裂隙滲流試驗系統(tǒng),對5組10塊裂隙巖樣進行了19次輻射流方式的滲流試驗。小隙寬范圍內的裂隙滲流隨法向閉合