循環(huán)載荷作用下巖石與孔隙水耦合作用機(jī)理研究.pdf

1、開展對循環(huán)載荷作用下巖石變形破壞特性及損傷演化規(guī)律的研究既是巖石力學(xué)與工程領(lǐng)域的前沿課題之一，同時也有助于正確認(rèn)識巖體在循環(huán)載荷作用下的失穩(wěn)破壞機(jī)理進(jìn)而科學(xué)地評價工程巖體的長期穩(wěn)定性。選擇三峽庫區(qū)常見的細(xì)粒砂巖、泥巖及灰?guī)r作為研究對象，利用煤礦災(zāi)害動力學(xué)與控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶大學(xué))的MTS815巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、RLW-2000M微機(jī)控制煤巖流變儀等設(shè)備，基于滲流力學(xué)、損傷力學(xué)、巖石水力學(xué)等科學(xué)理論進(jìn)行了系列有益的探討，在以下8個方

2、面取得了進(jìn)展：
　　 1)通過單調(diào)加載強(qiáng)度破壞實(shí)驗(yàn)中不同含水率的單軸壓縮荷載實(shí)驗(yàn)、不同圍壓條件下三軸壓縮荷載實(shí)驗(yàn)、不同孔隙水壓力條件下的三軸壓縮荷載實(shí)驗(yàn)的各應(yīng)力一應(yīng)變曲線進(jìn)行的對比，分析了其破壞強(qiáng)度與含水率的關(guān)系、破壞強(qiáng)度與圍壓大小的關(guān)系以及破壞強(qiáng)度與孔隙水壓力大小關(guān)系。
　　 2)不同孔隙水壓力恒定時軸向應(yīng)變和橫向應(yīng)變的蠕變過程為四階段，表現(xiàn)為初始蠕變階段水流量速率下降較快，穩(wěn)定蠕變階段水流量速率較平緩，加速蠕變階段水

3、流量速率逐漸增大，急速蠕變破壞階段水流量速率突然增大。
　　 3)單軸循環(huán)軸向應(yīng)力實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了不同含水狀態(tài)(飽和、自然風(fēng)干、烘干)、不同應(yīng)力水平、不同加載速率條件下的實(shí)驗(yàn)；三軸循環(huán)軸向應(yīng)力實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了不同圍壓條件下的實(shí)驗(yàn)，并分別分析了循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線的演化規(guī)律及其巖石的循環(huán)硬化和軟化特征。
　　 4)循環(huán)圍壓實(shí)驗(yàn)中主要分析了等幅值和變幅值循環(huán)圍壓作用下巖石的變形演化規(guī)律、循環(huán)硬化和軟化特征、破壞特征及其疲勞損傷特性

4、；孔隙水壓力作用下等幅值和變幅值循環(huán)圍壓實(shí)驗(yàn)中主要分析了巖石的變形演化規(guī)律、水流量演化規(guī)律、循環(huán)硬化和軟化、破壞特征和疲勞損傷特性。
　　 5)周期充水實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了不同軸向應(yīng)力、不同圍壓、不同孔隙水壓力上下限、不同孔隙水壓力變幅值、不同周期充水加載速率、不同周期充水恒定作用時間、不同巖石材料條件下的實(shí)驗(yàn)，較為系統(tǒng)地探討了周期充水作用下巖石的變形損傷演化規(guī)律、循環(huán)硬化和軟化特征、應(yīng)變滯后特性、破壞特征及其疲勞損傷特性。
　　

5、 6)巖石與孔隙水耦合作用機(jī)理方面，分析了周期充水條件下巖石的變形機(jī)制，并將其劃分為孔隙充水微孔隙壓密階段、彈性耦合階段、屈服耦合階段、疲勞破壞階段等四個階段，并探討了顆粒與孔隙水耦合機(jī)制，也將其劃分為初始應(yīng)力及飽水狀態(tài)、孔隙水壓力加載狀態(tài)、卸載狀態(tài)及疲勞破壞前狀態(tài)等四種狀態(tài)。
　　 7)運(yùn)用等效應(yīng)變假設(shè)和巖石損傷力學(xué)理論，假設(shè)巖石微元強(qiáng)度服從Weibull分布，將割線泊松比作為巖石統(tǒng)計損傷模型的變量，提出了一種簡單通用的單調(diào)