动态扰动下红砂岩三轴压缩蠕变研究

发布时间：2020-05-17 04:14

【摘要】：在地下隧洞、山地矿井活动中的岩石破坏现象时有发生。在矿山活动中,围岩经常处于外力扰动与蠕变作用相结合的状态,其变形情况与特性既不同于单一的蠕变变形,也不同于单一的扰动变形。针对此,展开动态载荷扰动作用对岩石蠕变影响的研究,进行了相关的试验、理论和数值模拟等工作,旨在探讨动态扰动对岩体工程长期变形的影响,为预测工程围岩的长期变形做出参考。主要内容和结论性成果如下:(1)通过TFD-2000/D型动态扰动电液伺服岩石三轴试验系统进行室内红砂岩常规三轴压缩试验,研究红砂岩的物理力学特性,获得了红砂岩的三轴抗压强度、弹性模量、剪切模量、内摩擦角和粘聚力。根据试验数据与结果分析,确定选用的红砂岩为脆性硬岩。(2)进行了红砂岩的三轴压缩蠕变扰动试验,研究了红砂岩在受到扰动载荷作用后的三轴压缩蠕变变形特点。具体表现为:较高的应力水平有助于岩石蠕变,蠕变岩石经扰动载荷作用后,会使岩石产生不可完全恢复的轴向变形与侧向变形,将导致应变突然增加,产生扰动累积应变增量。侧向和轴向的第一次扰动累积应变增量大于第二次扰动累积应变增量。扰动累积应变增量的大小与应力水平及扰动载荷有关,但扰动载荷幅值的影响为主因。轴向的扰动累积应变增量随围压条件的变化规律不明显,侧向的扰动累积应变增量随围压增大而减小。(3)基于西原模型,引入扰动累积应变增量建立蠕变扰动本构方程,得到的理论值与试验实测值的误差较小。结合统计学和损伤力学,建立岩石蠕变扰动的统计损伤本构关系,理论曲线与试验曲线吻合良好,误差在合理范围之内。波速测试结果表明,岩石蠕变扰动后产生了损伤。(4)借助有限元分析软件ANSYS,对所做试验进行数值求解,并对红砂岩试样进行受扰动载荷后的长期蠕变数值模拟,探究扰动作用对岩石蠕变的长期变形影响。
【图文】：

隧洞掌子面钻孔

技术路线
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD315

【参考文献】

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本文编号：2667914