泥岩三轴蠕变实验研究.pdf

《泥岩三轴蠕变实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第29卷第2期应用力学学报Vb1．29No．22012年4月CHINESEJOU~ALOFAPPLIEDMECHANICSApr．2012文章编号：1000-4939(2012)02-0154—05泥岩三轴蠕变实验研究张向东傅强(辽宁工程技术大学土木与交通学院123000阜新)摘要：采用MTS伺服刚性压力实验机对高家梁煤矿泥岩进行了三轴蠕变实验研究，获得了泥岩在不同应力条件下的蠕变变形规律。实验表明围压对泥岩微观缺陷的发展有一定的限制作用。随着围压的增加，泥岩的三轴抗压强度和弹性模量均有所增加。在围压一定时：衰减蠕变量随轴压的增大而增大；衰减

2、蠕变率随偏应力的增加而增大；稳态蠕变率随偏应力的增大而增大。在偏应力一定时，稳态蠕变率随围压的增大而减小。当围压大于4MPa后，围压的限制作用将明显减小。随着围压继续增大，稳态蠕变率变化并不明显根据获得的实验数据，用回归法求出了H．K模型蠕变方程的参数。结果表明H．K模型能较好地模拟实验结果。在实际工程中可通过支护增加围压以提高围岩屈服强度，也可根据实际工程中泥岩蠕变的变化趋势确定合理的二次支护时间，避免流变破坏的发生。关键词：蠕变；衰减蠕变量；衰减蠕变率；稳态蠕变率；模型中图分类号：TU458文献标识码：A软岩是世界上分布最广泛的一类岩石，

3、其中的1引言泥岩和页岩就约占地球表面岩石的50％左右⋯。由于室内实验具有实验岩样采样多、能够长期观察、岩石的流变现象广泛存在于各类岩石工程中。可严格控制实验条件并排除次要因素的影响、重复无论是地面的大坝、边坡，还是地下的巷道、矿柱实验的次数多而耗资较少等许多优点，所以国内外等，岩石工程都存在流变特性。岩石的流变特性主许多专家针对软岩的流变特性做了大量的室内实验要表现为下述五种力学特性：蠕变、松弛、流动、研究。文献【2】在常年恒温、恒湿的实验室中，在不弹性后效、长期强度。岩石流变研究对于合理评价同围压以及不同应力比条件下，对3种沉积软岩长期岩体

4、的长期稳定性，即岩石力学行为的时间依存性系统地进行了三轴蠕变压缩实验研究；文献[3]利用是必不可少的。在岩石的流变特性研究中，对于软多轴非线性流变模型，将砾岩在多轴应力条件下的岩流变特性的研究更具有理论价值与实际意义：一流变实验成果应用于实际工程，使仿真数值计算结果方面大多数岩石工程应该称之为软岩工程；另一方更接近实际情况；文献[4]用自行研制的岩石三轴蠕变面即使是硬岩，在某些工程力的作用下也表现出软仪，对泥岩进行了系统的三轴蠕变实验；文献【5卜【6】岩的力学性质。采用分级增量循环加卸载方式，对金川有色金属公基金项目：国家自然科学基金(509

5、78131)：辽宁省教育厅科学技术研究重点实验室项目(2008Sl14)：辽宁省高等学校优秀人才支持计划(2008RC23)来稿日期：2010．11-30修回日期：2012．02．20第一作者简介：张向东，男，1962年生，博士，辽宁工程技术大学土木与交通学院，教授；研究方向——土木工程相关教学与科研。通讯作者：傅强，E-mail：fuqiangfumin@163．tom第2期张向东，等：泥岩三轴蠕变实验研究155司IⅡ矿区软弱复杂矿岩进行了蠕变实验：文献[7】采泥岩达到峰值应力后便迅速破坏，具有一定的剪切用重力加载式三轴流变仪，在低围压条件

6、下对龙口破坏的特性。单轴压缩状态下的破坏主要是由于轴矿区含油泥岩的蠕变特性进行了三轴蠕变压缩实验向压应力引起的横向拉伸应变所致。围压的存在使研究；文献[8]采用CSS．44100型电子伺服万能实验泥岩中原有裂隙、空洞、界面等原始缺陷发生了一机在分级加载条件下对甘肃引洮输水工程7实验平定的闭合，从而其三轴抗压强度有所增加，且围压硐红层软岩进行了一系列单轴压缩蠕变实验。近些越大，泥岩中原有原始缺陷闭合的程度越高。年来，将损伤力学有关理论引入到岩石非线性流变的研究中是岩石流变特性研究的热点[9-¨】，但此种研究方法必须借助于模型研究，无法定性的描述

7、岩石的流变特性。高家梁煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市东南约8km处，煤矿井巷处于以泥岩为主的岩石中。本文借助于室内流变实验，对泥岩在变形破坏前不同阶段的蠕变特性与荷载的关系进行了系统的研究。0510l52O2530轴向应变，】O2压缩实验研究图1泥岩全应力．应变曲线从图2和图3可以看出：泥岩的三轴抗压强度随任何岩石试件在高应力水平作用下必然会产围压的增大而增大，弹性模量也具有相同的变化趋生破坏。通过压缩实验可以为流重变实R验诅霆确暴定合理的Bd0＼唰势。泥岩在单轴压缩状态下的弹性模量为0．925GPa，日越隈摄暴⋯2612l8O加载水平，这是流变实

8、验能∞够有效系统进行m的前5提O。这与常规单轴压缩∞状态下加得到的0m．932GPaO~常接近。本次实验岩石试件为取自内蒙古鄂尔多斯高家梁煤矿的泥岩，具有松软、发育