考慮水-巖作用的三峽庫(kù)區(qū)紅層軟巖蠕變特性研究.pdf

1、強(qiáng)度較低的軟弱巖石在長(zhǎng)期外荷載作用下會(huì)表現(xiàn)出顯著的流變特征，隨著一大批水電工程建設(shè)和大型水庫(kù)的出現(xiàn)，水-巖作用導(dǎo)致的庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定問(wèn)題將是十分嚴(yán)峻而又不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，深入開(kāi)展消落帶軟巖力學(xué)特性方面的研宄具有重要意義。本文選取紅層軟巖為研宄對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)開(kāi)展其力學(xué)特性方面的研宄，主要的研宄內(nèi)容如下：
　　1)采用RMT-150C巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)不同浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用周期紅層軟巖進(jìn)行單軸、三軸壓縮及劈裂抗拉試驗(yàn)，研宄了不同水-

2、巖作用周期紅層軟巖的強(qiáng)度、變形以及破壞特征。
　　2)采用RLW-2000微機(jī)控制巖石三軸蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)對(duì)5MPa圍壓下紅層軟巖進(jìn)行分級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)，分析了不同水-巖作用周期試樣各加載級(jí)別下的蠕變變形及速率劣化特征，重點(diǎn)分析了破壞應(yīng)力下試樣的蠕變變形特征和速率變化規(guī)律；利用等時(shí)曲線(xiàn)簇法確定了不同水-巖作用周期紅層軟巖的長(zhǎng)期強(qiáng)度，并引入破壞強(qiáng)度比和長(zhǎng)期強(qiáng)度比的概念對(duì)比分析了三軸加載峰值應(yīng)力與分級(jí)蠕變破壞應(yīng)力、長(zhǎng)期強(qiáng)度與分級(jí)蠕變破壞應(yīng)力之

3、間的比例關(guān)系；分析了不同水-巖作用周期紅層軟巖試樣的蠕變破壞特征。
　　3)通過(guò)S E M電鏡掃描照片分析了不同水-巖作用周期紅層軟巖試樣的微觀(guān)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化特征和規(guī)律，根據(jù)紅層軟巖試樣的微觀(guān)結(jié)構(gòu)、次生孔隙率、縱波波速、密度及浸泡溶液離子濃度的變化規(guī)律分析其微觀(guān)特性劣化機(jī)理；通過(guò)試樣的變形、強(qiáng)度及破壞特征分析其力學(xué)特性劣化機(jī)理，并結(jié)合試樣的微觀(guān)特性、力學(xué)特性和浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用機(jī)理綜合分析不同水-巖作用周期紅層軟巖試樣的損傷破壞機(jī)制

4、。
　　4)基于分級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)全過(guò)程曲線(xiàn)，采用西原體模擬紅層軟巖試樣在較低應(yīng)力水平時(shí)的蠕變特性。當(dāng)應(yīng)力水平較高時(shí)，以西原體組合元件模型為基礎(chǔ)，考慮加速蠕變階段的力學(xué)損傷特性，引入損傷變量對(duì)加速蠕變階段黏性元件的粘滯系數(shù)"進(jìn)行非線(xiàn)性化改進(jìn)，并以應(yīng)力和時(shí)間作為非線(xiàn)性粘性元件的觸發(fā)條件，構(gòu)成一個(gè)新的非線(xiàn)性損傷蠕變模型。利用Levenberg-Marquardt非線(xiàn)性?xún)?yōu)化最小二乘法對(duì)非線(xiàn)性損傷蠕變模型中各參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化辨識(shí)，并對(duì)所選用模