库水位周期性大幅涨落下岩石流变特性研究

发布时间：2021-12-17 04:28

　　针对库岸边坡及岩石在库水位大幅涨落下的岩石流变问题,以重庆地区库岸边坡红砂岩为研究对象,考虑库区岩石常遇的库水位大幅涨落,采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,进行红砂岩的瞬时力学及库水位大幅涨落下的蠕变特性试验研究,基于试验结果,建立考虑变动库水压力的非线性黏弹塑性蠕变模型。利用颗粒流离散元软件PFC3D,开展相应数值模拟工作,主要研究内容及成果如下:（1）通过常规压缩试验,分析了不同含水状态（天然、饱和）、不同围压下红砂岩的变形、强度等特征,得到试样的黏聚力与内摩擦角,研究了不同含水状态对试样峰值强度、弹性模量等的影响,揭示了破裂角与围压的关系。（2）进行了不同含水状态（天然、饱和）、不同围压及变动库水压力下的蠕变试验,基于试验结果,研究了不同围压、不同应力水平、不同含水状态对红砂岩蠕变变形特性、蠕变速率的影响。对比饱和试样,分析了变动库水压力下红砂岩的瞬时应变、蠕变量、蠕变速率等变化规律,探讨了变动库水压力对蠕变的影响。（3）通过研究不同条件下蠕变黏弹性阶段的特征,寻找了变形模量随变动库水压力和时间的非线性表达方程,将此方程引入Kelvin模型,得到改进的非线性广义Kel... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

本文研究技术路线

的各级应力强度比。故本章以天然、饱和状态下红砂岩为研究对象，水性试验、单轴抗压强度试验、三轴抗压强度试验，探究不同含水状瞬时力学特征，为后续蠕变试验提供了基础。试样的选取与制备砂岩为分布范围较广的一类沉积岩，广泛存在于三峡库区，本文选取消落带典型红砂岩，经薄片鉴定，试样为中-细粒岩屑质长石石英砂孔隙质胶结，主要成分有石英（55%）、长石（25%）、岩屑（橄榄石%、黑云母 3%）、填隙物（5%）等，颗粒粒径在 0.5-1.5mm（见图 2庆科技学院岩土试验室通过岩石取芯机、试样磨平机加工制取（见为避免岩石力学特性受到各向异性的影响，试样制备过程按照统一方岩石力学(ISRM)试验规程。采集的大块红砂岩钻孔取芯，经切割机利用磨石机细致打磨得到标准圆柱体试件，直径 50mm，高度 100mm 以内。

图 2-2 岩石取芯机 图 2-3 试样磨平机文试验所选取红砂岩均为天然与饱和状态。库区岩石历经风吹日晒分为天然与饱和状态两种。其中水位下降，岩石表面及内部水分大量水率一定的天然状态；水位上涨，淹没在水面之下的岩石经过长时间达到饱和，得到饱和状态下的岩石。为尽可能模拟现实状况下岩石所涨落，本文特选取天然与饱和状态下的红砂岩进行研究，而非干燥与分试样照片如图 2-4 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]基于颗粒流的砂岩三轴破裂演化宏-细观机理[J]. 周杰,汪永雄,周元辅.  煤炭学报. 2017(S1)
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[7]一种双重孔隙-裂隙岩体流变模型及其在地下洞室有限元分析中的应用[J]. 符贵军,张思渊,张玉军.  岩土力学. 2017(02)
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博士论文
[1]高围压高孔隙水压作用下岩石卸荷蠕变特性研究及其工程应用[D]. 蒋海飞.重庆大学 2014
[2]饱水—失水循环劣化作用下库岸高边坡岩石流变机理及工程应用研究[D]. 王新刚.中国地质大学 2014
[3]岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D]. 杨圣奇.河海大学 2006



本文编号：3539403