基于蠕变试验的时滞型岩爆孕育机理研究

发布时间：2021-12-18 19:54

　　岩爆按发生时间可以分为时滞型岩爆和即时型岩爆。其中,时滞型岩爆由于发生在围岩开挖完成后的数小时至数十小时,严重威胁到施工人员和施工设备的安全。本文通过单轴加载和三轴卸围压蠕变试验,结合声发射监测技术,研究了花岗岩在长期荷载作用下的蠕变特性,以及花岗岩在蠕变过程中的能量耗散规律和微裂隙扩散规律,并以此对时滞型岩爆的孕育机理进行了研究。研究结果表明,时滞型岩爆的孕育可以分为前期积累、开挖后应力调整、稳定发展和岩爆发生四个阶段。在围岩开挖过程中,由于施工扰动,围岩内部微裂隙扩展,有剥离现象产生。在开挖完成后,围压在短时间内产生应力重分布,变形和能量耗散有所激增,原始微裂隙扩展,并伴随少量新微裂隙的产生。之后,围岩进入稳定发展阶段,变形和能量耗散均维持在较低水平,微裂隙扩展缓慢,该阶段围岩在进行破坏前的能量积累,是进行岩爆预警的标志。在进入破坏阶段后,围岩在短时间内产生大量的能量耗散,微裂隙迅速扩展并最终贯通,围岩发生破坏,即产生时滞型岩爆。 

【文章来源】：地下空间与工程学报. 2020,16(S1)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

试验岩样

单轴加载蠕变试验时间应变曲线如图2所示。最后一级加载下岩样的变形量如表1所示，试验全过程岩样的变形量如表2所示。试验结果表明，岩样在最后一级加载完成后，经过初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变，最终发生破坏。其中，初始蠕变阶段与加速蠕变阶段耗时较少，但变形量较大，且以加速蠕变阶段为主。

从整个蠕变过程来看，岩样的变形主要集中在第一级加载和最后一级加载时，其余各级加载条件下岩样的变形不明显。分析认为，岩样在第一级加载之后产生较大变形的原因是发生了压密现象。在此后的加载过程中，岩样仅在加载时产生明显变形，而在持荷阶段变形不明显，岩样处于能量积累阶段。同时，当加载至100 MPa后，岩样产生剥离现象，如图3所示，此时岩样的变形略有增长，但岩样仍能继续承受荷载。当加载至临界荷载后，岩样在短时间内产生较大的变形，最终发生破坏。2.1.2 声发射活动规律

【参考文献】：
期刊论文
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[5]基于三轴压缩声发射试验的岩石损伤特征研究[J]. 杨永杰,王德超,郭明福,李博.  岩石力学与工程学报. 2014(01)
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[7]基于高应力下花岗岩卸荷试验的力学变形特性研究[J]. 吕颖慧,刘泉声,江浩.  岩土力学. 2010(02)
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博士论文
[1]深埋隧洞岩爆孕育过程及预警方法研究[D]. 于群.大连理工大学 2016

硕士论文
[1]引汉济渭工程秦岭引水隧洞岩爆发生机理研究[D]. 张鹏.西南交通大学 2018



本文编号：3543079