低应力区岩石变形记忆效应形成机制及失忆性-论文.pdf

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1、第35卷第4期岩土力学Vl0l_35NO．42014年4月RockandSoi1MechanicsApr．2014文章编号l1000-7598(2014)04一l0O7一O8低应力区岩石变形记忆效应形成机制及失忆性王海军一，汤雷，任旭华，杨安玉。，牛岩(1．南京水利科学研究院材料结构研究所，南京210029；2．西澳大学土木与资源工程学院，珀斯澳大利亚60093．河海大学水利水电工程学院，南京210098)摘要；地应力信息储存于开挖后的岩石中，变形率变化法(DRA)是基于岩石变形记忆效应测量地应力的方法，正确的机制是认

2、识变形记忆效应与推广、改进DRA法的基础。传统推测的机制并不能解释低应力区存在变形记忆效应及失忆性等现象。首先进行火山沉积岩试样的物理试验，证明低应力区仍然存在变形记忆效应，记忆信息可同时采用侧向应变及轴向应变测量，两者精度一致。提出在低应力区，岩石变形记忆效应机制为微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动。基于此机制，采用弹性元件、黏性元件和圣维南体构建相应的轴对称理论基本单元模型及多接触面理论模型。进行不同放置时间下的单轴循环压缩试验。结果表明，由轴对称理论模型可以得到低应力区岩石变形记忆效应、侧向DRA曲线与轴向DRA

3、曲线准确度一致且在记忆信息处向上弯曲等、并对失忆性现象进行了初探。理论模型与物理试验结果一致，由此证明微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动可以得到低应力区岩石变形记忆效应。同时，理论模型及物理试验结果为提高DRA法的测量准确度提供了依据。关键词：变形记忆效应；变形率变化法；地应力测量；摩擦滑动；失忆性中图分类号：TD313文献标识码：AMechanismofrockdeformationmemoryeffectinlowstressregionanditsmemoryfadingWANGHai-jun一，TANGLei，

4、RENXu~,hua。，YANGAn．yu，NIUYan。(1．MaterialsandStructuralEngineeringDepartment，SanjingHydraulicResearchInstitute，Sanjing210029，China；2．SchoolofCivilandResourcesEngineering，theUniversityofWesternAustralia，Perth6009，Australia；3．CollegeofWaterConservancyandHydropowerE

5、ngineering，HohaiUniversity,Nanjing210098，China)Abstract：Theinformationoftheinsitustressisstoredintherocksafterexcavation．Thedeformationrateanalysis(DRA)methodisusedtodeterminetheinsitustressbasedontherockdeformationmemoryefect(DME)．Cracksgenerationandpropagation

6、underthepreviousloadwasinitiallyassumedtobethemechanismoftherockDME．However,thismechanismcannotexplainmanyphenomenaintherockDME．ThelackofatheoreticalmodelpreventsthecorrectinterpretationofexperimentaldataandimprovementsoftheDRAmethod．Thephysicalexperimentisfirst

7、lyperformedonavolcanicsedimentsample．Itisshowedthattheinsitustressinthelowstressregioncanbedeterminedbyboththeaxialstrainandthelateralstrain．whiletheDRAcurvesbythesetwokindsofstrainaresame．Then，thefrictionalslidingoverthecrackinterfacesandgrainboundariesinrocksa

8、reproposedasthemechanismoftherockDMEinthelowstressregion．Basedonthismechanism．atheoreticalmodelusingelasticelementviscouselementandSt．Venantbodiesisconstructed．Cyclic