工程軟巖蠕變理論及其支護方法的研究.pdf

1、流變特性是巖石力學(xué)特性研究中重要的一部分,尤其是軟弱巖體,其流變特性更為明顯,許多工程問題都與其流變性密切相關(guān),在邊坡工程、地下工程及其它巖體工程中,研究軟巖的流變性質(zhì),尤其是其蠕變特性,揭示蠕變過程及其規(guī)律,對于工程的設(shè)計、施工、維護具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文結(jié)合內(nèi)蒙古鄂爾多斯高家梁煤礦斜井泥巖,在前人一系列巖石流變試驗研究的基礎(chǔ)上,對此泥巖進行了更加深入的研究,并對其斜井支護措施提出了可行性建議。巖石的單軸壓縮常規(guī)試驗往往能夠為巖

2、石流變試驗確定合理的加載水平,通過單軸壓縮常規(guī)試驗確定了單軸加卸載蠕變試驗的加載水平,利用統(tǒng)一流變力學(xué)模型理論對加卸載蠕變曲線進行了模擬,建立了彈性-黏性-黏彈性-黏彈塑性流變本構(gòu)模型,并對模型參數(shù)進行了計算,所建模型能夠較好模擬泥巖加卸載蠕變。由于所研究泥巖處于高緯度地區(qū),溫差變化大,因此,研究泥巖在不同溫度下的蠕變特性十分必要。采用“低溫箱-三軸壓力室”輕型試驗設(shè)備系統(tǒng)對人工制作的泥巖試件進行了三軸蠕變試驗,建立了泥巖的流變本構(gòu)方程

3、;很多巖體工程,包括地下洞室、巖石邊坡及巖基工程等,荷載或圍巖應(yīng)力的變化往往是隨施工進度或程序逐級增加或減少的,采用自行研制的重力杠桿式巖石蠕變試驗機,并配備三軸壓力室,對紫色泥巖實施了分級加載三軸蠕變試驗,利用H/M模型進行模擬,采用MATLAB非線性回歸分析功能對模型在三維條件下的蠕變方程進行了參數(shù)擬合,試驗曲線與理論曲線吻合度高,最大誤差僅為2e-5左右。將損傷力學(xué)引入到巖石流變力學(xué)研究中來是近些年巖石流變力學(xué)特性研究的熱點。在三

4、軸蠕變試驗的基礎(chǔ)上,利用直接用時間函數(shù)來表征巖石的蠕變損傷變量的方法定義一損傷變量,將其引入西元模型的蠕變方程,采用多項式回歸間接求解巖石流變力學(xué)參數(shù)的方法合理確定了模型參數(shù),模擬結(jié)果非常理想,泥巖蠕變第三階段的特性均能夠表現(xiàn)出來,并對不同參數(shù)對蠕變曲線的影響進行了分析對比。通過前面一系列流變特性研究獲得了泥巖的流變變形特性,將泥巖的變形特性應(yīng)用到高家梁煤礦斜井的支護中,根據(jù)懸吊理論采用錨噴網(wǎng)支護,利用ADINA軟件對擬采用的支護方式與