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武汉岩土所在考虑围压和塑性应变耦合作用下岩石弹性模量衰减规律方面取得新进展（图）
耦合作用 岩石弹性 岩土工程
2023/7/25
岩石的弹性模量是影响隧道和地下洞室开挖后变形程度的重要力学参数，合理估计岩石弹性模量可为隧道和地下洞室的支护设计提供可靠依据。大量室内岩石三轴试验结果表明：岩石弹性模量在弹性阶段较为稳定，但在应力峰值后的塑性应变软化阶段，随塑性应变增大而非线性衰减；同时，不同围压下的弹性模量衰减过程也并不相同。因此，考虑围压和塑性应变对弹性模量衰减的共同作用是十分必要的。
为获得深部岩石在遭受一定围压并持续受载状态下波速的变化规律，采用GCTS RTX–3000岩石力学试验机对花岗岩进行围压水平分别为40和80 MPa条件下的三轴压缩试验，得到相应的应力–应变曲线以及纵、横波速，结果表明：在围压增加过程中，花岗岩的纵、横波速随围压的增加而增大，呈二次函数关系；纵、横波速在三轴加载过程中均先急剧增加，然后趋于稳定，在开始萌生裂纹到发生破坏的阶段，波速先缓慢降低，之后急...
研究相关因素对巷道/隧道围岩变形及破裂形态特征的影响作用，可以为巷道/隧道的支护设计提供理论支撑。在课题组已成功构建的围岩试件开挖卸荷模型试验系统基础上，对水泥砂浆围岩试件进行不同初始围压下不同卸荷速率的系列试验。试验结果表明：(1) 开挖卸荷对围岩变形及破坏的影响不仅存在于卸荷阶段，卸荷效应会在卸荷结束之后继续对巷道围岩产生影响，并且随着初始围压的增大，对卸荷后围岩变形的影响更为明显。(2) 卸...
西部立井冻结法施工中，冻结壁岩体受到温度场及地应力场的耦合作用。为研究白垩系红砂岩在地应力与温度耦合作用下冻结后的力学性质，利用围压模拟地应力条件，在不同的温度(20 ℃，－5 ℃，－10 ℃，－15 ℃)及围压(0，2，4，6，8 MPa)下对红砂岩试样进行冻结处理，并在相同的围压下测试其冻结后的三轴力学性质，分析冻结围压及冻结温度对红砂岩冻结力学性质的影响，并就红砂岩冻结过程中地应力的影响机制...
为了实现对中密砂工程受荷变形的准确预测，基于岩土材料宏观弹塑性理论框架和三轴试验结果，分析中密砂变形、强度的影响因素和特征，建立适应的屈服准则、硬化法则和流动法则。研究结果表明：(1) 中密砂的三轴力学特征对围压较为敏感，随围压增大，应力–应变曲线形态逐渐变化，线性段斜率和峰值强度增大，软化段减弱并消失，体积应变–轴向应变曲线线性段斜率基本无变化，体积剪胀程度减小，高围压试验结束时体积应变相对初始...
传统的Burgers模型假设只有偏应力引起蠕变，而没有考虑围压对蠕变特性的影响，因此其主要用于描述岩石的蠕变特性。但不同于岩石，堆石料等粗粒土是由颗粒集合而成的摩擦型材料，其蠕变特性与围压密切相关。为了考虑围压对粗粒土蠕变特性的影响，该文首先推导了Burgers模型的三轴蠕变理论解，并根据各参数物理意义，提出一套简便实用的参数反演方法，用于获取同一围压不同偏应力下粗粒土的Burgers模型参数；进...
采用大型三轴试验仪器对道砟散体材料进行试验,重点研究不同围压条件下三轴试验力学特性与影响规律。同时基于离散单元法(DEM),采用非破裂不规则颗粒簇,在伺服条件下建立道砟三轴试验散粒体模型,对道砟颗粒在不同围压下进行相关数值三轴模拟,探讨偏应力、体应变、围压、体积应变与轴应变之间的关系,反映道砟基本力学特性。研究结果表明：采用离散单元方法进行数值模拟与室内三轴试验得到的一系列应力-应变规律基本一致,...
以单元劈裂法作为基本方法，采用摩尔-库仑准则作为单元劈裂准则，探索和发展一种更为简单有效的节理扩展数值模拟方法.由于单元劈裂法是利用三角单元的几何特性构造出的一种特殊三节点节理单元，它可以在原网格划分方案基础上直接对裂纹扩展进行数值模拟.而摩尔-库仑准则是广泛应用于岩土工程材料的破坏准则，可以较为准确地预测岩土材料的破坏行为.因此，将二者结合起来，对节理扩展模拟具有较大优势.为验证本方法的有效性，...
应用MTS815力学试验机，对典型煤与瓦斯突出矿井松藻矿务局打通一矿突出煤层原煤制备的型煤试件进行型卸围压试验研究。研究结果表明：(1) 位移控制方式卸围压将导致试件的扩容损伤，力控制方式卸围压将导致试件的破坏。(2) 用位移控制卸围压时，在某一初始围压下，试件的轴向应力随围压的降低而减小，轴压减小的速率越来越大，屈服阶段卸围压曲线比弹性阶段卸围压曲线更加非线性；随初始围压的加大，屈服阶段卸围压曲...
利用MTS815岩石力学测试系统进行两类三轴压缩对比试验：一类是非充水条件下不同围压时的三轴压缩试验；一类是充水条件且围压保持恒定时不同孔隙水压力作用下的三轴压缩试验。基于莫尔–库仑准则，分析非充水条件下，不同围压 作用对细砂岩的峰值破坏强度 及其对应的轴向应变 、剪切强度 和正应力 等参数的影响；充水条件下，围压 恒定时不同孔隙水压力P作用对细砂岩的峰值破坏强度 及其对应的轴向应变 、有效峰值破...
岩石在周期荷载作用下的力学性能是影响岩体工程长期稳定性的重要因素之一，需研究循环荷载作用下岩石的特性及演化规律。首先采用声波纵、横波波速测量方法，对岩样进行筛选。设计灰岩在施加不同围压和恒定循环上限应力作用下，三轴变围压循环加卸载下岩石变形特征测试方案。三轴变围压循环试验在GCTS–1000型岩石力学测试系统上进行，通过对试验结果的分析表明：(1) 灰岩在变、恒围压加、卸载循环中，形成一封闭的塑性...
围压对砂岩动态冲击力学性能的影响
力学性能 动态冲击 砂岩 围压
2010/2/4
利用带围压装置的霍普金森压杆设备对砂岩在不同围压等级、不同应变率下的动态力学性能进行试验研究，分析砂岩单轴动态抗压强度和比能量吸收值的应变率效应，围压状态下砂岩在冲击荷载循环作用下的力学特性以及累积比能量吸收值与入射能量、围压等参量之间的关系。研究结果表明，砂岩的动态杨氏模量与静态杨氏模量相比明显增加，两者比值达3.21～3.81；而当应变率为50～100 s－1时，动态杨氏模量随应变率有所增加，...
运用岩石破裂过程分析系统RFPA2D模拟了岩石在变形破裂过程中围压对岩石变形、强度及声发射特性的影响。研究结果表明:数值试验结果与实验室观察得到的岩石变形、强度(弹性模量、抗压强度等)以及岩石破裂过程声发射的围压效应相吻合;同时,数值试验对在实验室中难以准确监测的声发射现象也进行了准确的模拟,所得结果对于地震预报、岩爆等冲击地压的预测具有一定的指导意义。
基于能量原理的卸围压试验与岩爆判据研究
卸围压试验 能量原理
2009/8/13
岩爆是高地应力区地下工程开挖卸荷产生的地质灾害现象。按照地下硐室开挖过程中围岩的实际受力状态，开展脆性花岗岩常规三轴、不同控制方式、不同卸载速率条件下峰前、峰后卸围压试验，研究岩石破坏的全过程，从能量的原理探讨岩石破坏过程能量积聚–释放的全过程，研究岩石的变形破坏特征、能量集聚–耗散–释放特征和基于能量原理的岩爆判据。试验结果表明：无论是峰前还是峰后卸围压，岩样都表现脆性破坏的特征，峰前卸围压时岩...
围压和地下水对软岩残余强度及峰后体积变化影响的试验研究
软岩残余强度 地下水
2009/7/22
就宜万铁路堡镇隧道高地应力大变形段中所揭示的黑色炭质页岩设计不同饱水时间下的三轴试验方案，进行三轴力学性质测试，获得围压和饱水时间对软岩残余强度和峰后体积变化的影响规律，探讨二者对软岩残余强度和体积变化的作用机制及特点，对隧道二次衬砌作用时机进行分析。