金川二礦區(qū)深部巖石蠕變與松弛特性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，科技日新月異的進(jìn)步，為滿足人類對資源和生產(chǎn)空間的需求，人們在不斷地往空間上部高層發(fā)展，同時地下空間的開發(fā)也向深部推進(jìn)。尤其礦業(yè)資源的開采由淺部資源轉(zhuǎn)向深部資源，而深部巖體工程具有高地應(yīng)力、高溫、高滲透的特點，往往呈現(xiàn)出較明顯的流變特性。同時深部巖石長期浸泡于地下水當(dāng)中，水溶液可從微細(xì)觀上改變巖石介質(zhì)的礦物組成與晶架結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生空隙、溶蝕裂隙等缺陷，影響其滲透率與孔隙壓力，進(jìn)而從宏觀上改變其強(qiáng)度和剛度等力學(xué)性質(zhì)，使得

2、巖石的性質(zhì)更加不穩(wěn)定，加速圍巖的破壞，造成人員財產(chǎn)損失。本文采用試驗研究和理論分析相結(jié)合的方法，對金川二礦區(qū)深部巖石的基本力學(xué)特性與流變性質(zhì)進(jìn)行探討，重點對巖石在自然狀態(tài)下與飽水狀態(tài)下進(jìn)行蠕變試驗和松弛試驗研究，從宏觀上分析水對巖石流變性質(zhì)的影響，并根據(jù)試驗結(jié)果引用了能反映深部巖石流變特性的非線性黏彈塑性流變本構(gòu)模型。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)從金川二礦區(qū)深部采集巖石樣本，加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，對試件進(jìn)行了單軸壓縮和剪

3、切試驗、膨脹試驗等基本試驗。分析了試件的抗壓強(qiáng)度、變形模量及泊松比的變化規(guī)律以及巖樣的變形特點、強(qiáng)度特征和破壞規(guī)律，得到了巖石試樣的基本力學(xué)參數(shù)。
　　 (2)以金川二礦區(qū)深部巖石為研究對象，采用分級增量循環(huán)加卸載方式，進(jìn)行巖石試樣在自然狀態(tài)和飽水狀態(tài)下的蠕變試驗。根據(jù)蠕變試驗所得曲線和數(shù)據(jù)，按照可恢復(fù)的瞬時彈性應(yīng)變、滯后粘彈性應(yīng)變、不可恢復(fù)的瞬時塑性應(yīng)變與粘塑性應(yīng)變進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理，得出了深部巖石在高應(yīng)力條件下的流變特性。<

4、br>　　 (3)采用分級增量加載方式對金川二礦區(qū)深部巖石進(jìn)行自然狀態(tài)下和飽水狀態(tài)下的松弛試驗。根據(jù)試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)松弛曲線包含連續(xù)型應(yīng)力松弛曲線和非連續(xù)階梯型應(yīng)力松弛曲線兩種。并對應(yīng)力松弛特征參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)變水平的逐級提高，初始應(yīng)力速率、初始應(yīng)力值、剩余應(yīng)力值和應(yīng)力松弛量逐漸增加，但剩余應(yīng)力比逐漸下降。
　　 (4)引入帶有應(yīng)力閥值，能描述非線性加速蠕變過程的非線性黏彈塑性流變模型。采用阻尼最小二乘法根據(jù)模型方程對蠕變