浅论层状岩体变形特性试验研究

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1、长江科学院硕士学位论文层状岩体变形特性试验研究姓名：熊诗湖申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：邬爱清;周火明20070601摘要层状岩体是一种非均质、非连续、正交各向异性的力学介质，其变形主要受岩层组合和层面所控制。工程上普遍采用承压板法变形试验研究其变形特性，存在的主要问题是试验结果为等效变形模量，不能准确反映单个岩层的变形性质，且与尺寸、荷载等具体试验条件有关，具有很大的不确定性。本文以清江水布垭水电站、金沙江白鹤滩水电站工程岩体为对象，结合承压板法变形试验、中心孔法变形试验、现场三轴压缩试验、岩体声波测试及数值模拟试验等方法综合研究层状岩体变形特性。主要研究成果如

2、下：1）在对现场岩体变形试验方法、技术进行系统总结的基础上，改进了现场岩体变形试验技术，如0.05%精度多点位移计及锚固式探头在中心孔法变形试验中的应用、大型液压钢枕在现场三轴压缩试验中的应用等。2）取得了以下关于层状岩体变形特性的规律性认识：①在承压板加载条件下，中厚层、厚层坚硬岩体变形性质接近弹性介质，加载变形曲线大体呈直线，且残余变形较小；软硬相间复合岩体变形包含软层压密及层面闭合等非线性变形，加载变形曲线呈上凹曲线，且残余变形较大；在主应力垂直层面的常规三轴试验条件下，层状软岩的ε1-σ1关系曲线呈上凸型，且在岩体屈服前的变形阶段，侧应力越大，曲线越陡。②层状软岩的变

3、形模量与应力状态有关，三轴试验变形模量随围压增加而提高，且大于承压板法变形试验的变形模量。③层状岩体非均质性显著，各层岩体变形模量差异较大。④层状岩体变形模量与加载面积密切相关，其相关关系又与岩层的性状组合有关。⑤层状岩体变形模量具有正交各向异性，平行层面方向的变形模量明显大于垂直层面方向。3）发展了一种基于中心孔法变形试验的分层变形模量数值反演方法，并将其成功应用于白鹤滩工程岩体变形特性研究，得到白鹤滩柱状节理玄武岩表层卸荷岩体和深部原状岩体的变形模量。关键词：层状岩体；变形特性；现场试验；数值反演；水布垭；白鹤滩AbstractLayeredrockmassisakind

4、ofheterogeneousanddiscontinuousmaterialwithorthotropicmechanicalpropertyanditsdeformationismainlysubjectedtobeddingplanesandthecombinationpatternoflayers.Inengineeringpractices,plate-loadingtestiswidelycarriedouttostudyrockmassdeformationproperty.However,thismethodhasaprincipaldisadvantaget

5、hattheresulteddeformationmodulusisakindofequivalentmodulusthatcan’treflectsinglelayer’sdeformationpropertyandisrelatedwithtestingconditionssuchasloadingareaandpressureandso,isofgreatuncertainty.Inthispaper,conventionplate-loadingtest,plate-loadingtestwithacentralhole,in-situtri-axialtest,ac

6、ousticwavemeasurementandnumericalsimulationarecarriedouttocomprehensivelystudythedeformationcharacteristicsoflayeredrockmassinShuibuyahydropowerstationinQingjiangRiverandtherockmassinBaihetanhydropowerstationinJinshaRiver.Themainachievementsareasfollows:1）Inthebaseofsummarizingthemethodsand

7、techniquesofin-situdeformationtests,sometesttechniquesareimprovedbyapplyingmulti-pointsdisplacementsensorwith0.05%precisionandanchoringdetectorinplate-loadingtestwithacentralholeandlarge-sizedhydraulicpressurepillowinin-situtri-axialtest.2）Acquiredknowle