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不同卸荷速率下岩石强度变形特性

钱亚俊 武颖利 裴伟伟 朱玥妍

钱亚俊,武颖利,裴伟伟,等. 不同卸荷速率下岩石强度变形特性[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20200428001
引用本文: 钱亚俊,武颖利,裴伟伟,等. 不同卸荷速率下岩石强度变形特性[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20200428001
(QIAN Yajun, WU Yingli, PEI Weiwei, et al. Rock strength and deformation characteristics under different unloading rates[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20200428001
Citation: (QIAN Yajun, WU Yingli, PEI Weiwei, et al. Rock strength and deformation characteristics under different unloading rates[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20200428001

不同卸荷速率下岩石强度变形特性

doi: 10.12170/20200428001
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(Y318005)
详细信息
    作者简介:

    钱亚俊(1981—),男,江苏海安人,高级工程师,主要从事土工数值计算、岩土工程安全监测及除险方法等研究。E-mail: yjqian@nhri.cn

    通讯作者:

    武颖利(E-mail: wuyingli@nhri.cn

  • 中图分类号: TU45

Rock strength and deformation characteristics under different unloading rates

  • 摘要: 岩体工程的开挖本质上是岩体的卸荷过程,不同的卸荷速率会显著影响岩体的强度变形特性,开展相关研究对于岩体工程的安全稳定分析具有重要的意义。针对岩石开挖卸荷中各种可能的应力路径,开展了普通三轴压缩试验以及恒主应力差卸围压、恒轴压卸围压、升轴压卸围压的3种卸荷试验,重点分析了不同卸荷速率对开挖卸荷岩体力学特性的影响规律,主要结论如下:(1)不同卸荷方案、不同卸荷速率的岩样,破坏都具有典型的脆性破坏特征,当围压降低到一定程度时,岩样突然破坏,轴压陡降,环向应变显著增大。(2)当围压卸荷速率较高,岩样临近破坏时,变形模量几乎成90°角直线下降,泊松比几乎成90°角直线增加;而卸荷速率较低时,变形模量和泊松比下降/增长的趋势相对越缓。这说明围压卸荷速率越大,岩样脆性破坏特征越显著。(3)3种卸荷方案岩样在不同的卸荷速率下,破坏时的应力状态基本都位于普通三轴压缩Mogi-Coulomb强度包络线的下方,即围压卸荷时的岩样比普通三轴压缩状态的岩样更容易破坏。
  • 图  1  普通三轴压缩试验应力应变曲线

    Figure  1.  General triaxial compression test stress-strain curves

    图  2  普通三轴压缩试验结果及拟合(删除图中的图例??)

    Figure  2.  Test results and fitting in general triaxial compression test

    图  3  不同卸荷路径及卸荷速率下岩样的应力应变曲线

    Figure  3.  Stress-strain curves of rock samples under different unloading paths and different unloading rates

    图  4  不同卸荷路径及卸荷速率下岩样的变形模量

    Figure  4.  Deformation modulus of rock samples under different unloading paths and different unloading rates

    图  5  不同卸荷路径及卸荷速率下岩样的泊松比

    Figure  5.  Poisson's ratio of rock samples under different unloading paths and different unloading rates

    图  6  不同卸荷速率岩样破坏时的围压

    Figure  6.  Confining pressure of rock samples at different unloading rates

    图  7  不同卸荷速率岩样破坏时的强度

    Figure  7.  Strength of rock samples at different unloading rates

    表  1  试验加卸荷方案

    Table  1.   Test loading and unloading schemes

    试验方案试样编号卸荷时初始围压/MPa卸荷时初始轴压/MPa围压卸荷速率/(MPa·s-1)轴压卸荷速率/(MPa·s-1)
    方案Ⅰ:普通三轴压缩试验Ⅰ-110------
    Ⅰ-220------
    Ⅰ-330------
    Ⅰ-440------
    方案Ⅱ:恒轴压卸围压Ⅱ-13088.7−0.05--
    Ⅱ-23090.5−0.10--
    Ⅱ-33090.9−0.25--
    Ⅱ-43089.5−0.50--
    Ⅱ-53090.5−0.85--
    方案Ⅲ:恒主应力差卸围压Ⅲ-13089.8−0.05−0.05
    Ⅲ-23090.2−0.10−0.10
    Ⅲ-33089.4−0.25−0.25
    Ⅲ-43089.8−0.50−0.50
    Ⅲ-53089.1−0.85−0.85
    方案Ⅳ:升轴压卸围压Ⅳ-13068.6−0.050.25
    Ⅳ-23062.4−0.100.25
    Ⅳ-33062.8−0.250.25
    Ⅳ-43064.7−0.500.25
    Ⅳ-53064.7−0.850.25
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  • 收稿日期:  2020-04-28

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