孔隙率對軟巖相似材料破壞影響的試驗研究.pdf

1、目前，各項重大的工程項目諸如南水北調(diào)工程、三峽開發(fā)工程、西氣東輸以及青藏鐵路工程等都進行了大面積的巖土開挖，且隨著開挖深度的不斷增加，工程中涉及到的軟巖也逐漸增多，圍巖支護問題和軟巖流變現(xiàn)象更加突出，這些都給施工人員和施工設(shè)備帶來了巨大的安全隱患。所以，針對于軟巖的研究刻不容緩。孔隙率作為影響巖石水理、熱學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)，具有很大的研究價值。開挖深度的加大，使得地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜，同時也增加了取樣成本，若仍完全采用真實巖石作為研

2、究對象，顯然不太實際。地質(zhì)力學(xué)模型試驗作為一種復(fù)雜工程問題的研究手段，它基于相似原理制作相似模型，通過對模型進行試驗，可以為巖土工程更加深入的研究提供可能。
　　本文基于國家自然科學(xué)基金面上項目“多場耦合深部軟巖固流轉(zhuǎn)化理論及能耗規(guī)律的研究”（51374134），經(jīng)過對大量軟巖相似材料試件進行各項物理力學(xué)試驗來研究孔隙率對軟巖相似材料破壞所產(chǎn)生的影響。本文所做的主要工作如下：
　　基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗相似原理，選擇一定的幾何

3、相似比尺，對沉積巖中的頁巖進行模擬。本文制備了一批具有五種不同孔隙率的軟巖相似材料試件，并求得了一系列模型試驗應(yīng)當(dāng)滿足的參數(shù)范圍。經(jīng)過單軸壓縮試驗、巴西劈裂試驗和三軸壓縮試驗驗證了本文制備的五種不同孔隙率的軟巖相似材料各項參數(shù)基本符合依據(jù)相似原理所求得的參數(shù)范圍。通過以上三種試驗，得到結(jié)論：軟巖相似材料的單軸抗壓強度、彈性模量、三軸抗壓強度、抗拉強度、粘聚力和內(nèi)摩擦角均隨著孔隙率的增大而減??；軟巖相似材料的泊松比隨著孔隙率的增大而增大。

4、對試件進行了反復(fù)加卸載試驗，得到結(jié)論：隨著孔隙率的增大，塑性滯回能逐漸變大，即試件在加卸載過程中以內(nèi)部裂隙的閉合、材料的屈服、破壞、斷裂、損傷以及裂隙面的滑移摩擦等形式而消散掉的能量增多。通過對五種不同孔隙率中的三種進行單軸及三軸蠕變試驗，得到結(jié)論：三種不同孔隙率的軟巖相似材料的蠕變曲線與真實巖石的蠕變曲線具有較好的相似性，大致可以分為三個階段，即初始蠕變階段，穩(wěn)定蠕變階段以及加速蠕變階段；隨著孔隙率的減小，破壞載荷的值逐漸增加，且軸向