粉砂质泥岩体积蠕变特性试验研究.pdf

《粉砂质泥岩体积蠕变特性试验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第34卷第4期华北水利水电学院学报2013年8月J0“rnofNoahChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerAug．2013DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2013．04．004粉砂质泥岩体积蠕变特性试验研究于怀昌，刘激烈，王硕楠，刘艳刚，唐茂军(1．华北水利水电大学，河南郑州450045；2．中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都6100813．河南省地质工程勘察院，河南郑州450001；4．西北综合勘察设计研究院

2、成都分院，四川成都610045)摘要：采用RLJW一2000型岩石流变伺服仪，在三轴压缩条件下进行了饱和粉砂质泥岩蠕变试验．依据试验结果，对岩石体积蠕变阶段进行了划分，分析了岩石的体积蠕变规律．在此基础上，进一步分析了岩石体积蠕变速率的变化规律．研究结果表明：粉砂质泥岩的体积蠕变曲线以及体积蠕变速率曲线可以划分为3个不同的阶段；应力水平9MPa是粉砂质泥岩从以轴向压缩变形为主转变为以径向膨胀变形为主的临界应力；应力水平15MPa是粉砂质泥岩体积产生扩容的临界应力．研究成果可以丰富和完善岩石流变力学理论，为岩石蠕变破

3、裂失稳的研究提供科学依据．关键词：粉砂质泥岩；三轴压缩；蠕变试验；体积蠕变；体积蠕变速率中图分类号：TU458文献标识码：A文章编号：1002—5634(2013)04—0014一O3岩石体积蠕变及体积扩容现象是岩石、尤其是气饱和法，将试样饱水24h后作为饱和试样用于岩软岩所具有的一种特性，同时也是岩石流变力学特石常规力学试验以及三轴压缩蠕变试验．性研究的重要内容之一．目前，关于岩石体积蠕变特表1粉砂质泥岩的主要物理水理性质指标性，尤其是三向应力状态下的体积蠕变特性的研究成果还较少．因此，笔者采用RLJW一2000

4、型岩石三轴流变伺服仪，对粉砂质泥岩进行三轴压缩蠕变试验，并基于试验结果，研究岩石蠕变过程中体积蠕变、体积蠕变速率的变化规律，以期丰富和完善岩采用TAwA一2000岩石三轴压力试验机，对饱石流变力学理论，为岩石蠕变破裂失稳的研究提供和粉砂质泥岩进行常规单轴、三轴压缩试验，采用轴科学依据，对于保障工程的长期稳定与安全运营具向应变控制，加载速率为0．O1mm／s．粉砂质泥岩的有重要的意义．单轴抗压强度为11．96MPa，1MPa围压下粉砂质泥岩的峰值抗压强度为26．63MPa．1岩石基本物理力学性质2蠕变试验方法与试验结

5、果试验所用粉砂质泥岩取自三峡地区巴东组二段弱一微风化的粉砂质泥岩层．对粉砂质泥岩的基本三轴压缩蠕变试验在河南省岩土力学与结构工物理水理性质进行了室内试验测定，其物理水理性程重点实验室内进行，仪器采用RLJW一2000岩石质指标见表1．三轴、剪切流变伺服仪，仪器性能满足岩石蠕变试验依据国际岩石力学学会试验规程制作圆柱形岩要求．石试样，试样尺寸65omm×100mm．采用真空抽蠕变试验采用分级加载方法，试验围压1MPa．收稿日期：2013—05一O8基金项目：国家自然科学基金资助项目(41140030)；水利部公益性行

6、业科研专项经费资助项目(201301034)；郑州市创新型科技人才培育计划领军人才项目(IOLJRC185)；水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心开放课题基金项目(2011—01)．作者简介：于怀昌(1978一)，男，内蒙古牙克石人，副教授，博士，主要从事岩石流变力学方面的研究．O第34卷第4期于怀昌，等：粉砂质泥岩体积蠕变特性试验研究150O0O0OO00O将1MPa围压下常规三轴压缩试验得到的粉砂质泥系复杂．在每级应力水平下，体积蠕变曲线都表现出岩试样抗压强度的75％～85％作为蠕变试验中拟一定程度的波动，

7、说明与轴向应变、径向应变相比，施加的荷载，在岩石试样上分级施加．当试样变形增岩石的体积应变可以更准确地反映出试样承载力随量小于0．001mm／d时，则认为岩石蠕变已达到稳时间增加而不断损伤弱化的过程．定状态，可以施加下一级荷载．当试样发生蠕变破坏由图2还可以看出，随着时间的增加，粉砂质泥后，试验停止．试验过程中，试验数据由计算机自动岩体积应变呈现非线性变化过程：岩石体积压缩、应采集，数据采集频率以及室内温度、湿度的设置参考变增加到应变逐渐减小再到扩容．当应力水平为文献[9]．3MPa时，体积蠕变曲线变化较小．随应力

8、水平增此次蠕变试验，共施加9级轴向荷载，图1为试加，粉砂质泥岩被压缩，体积应变增加，但增加速率验得到的岩石分级加载蠕变曲线．曲线上的不同数较小．从3MPa到9MPa历时373．3h，体积应变由值表示轴向应力水平值．0．069％增加至0．093％，此时体积压缩应变达最大值，之后体积应变开始逐渐减小，表明应力水平9MPa是试样从以轴向压缩变形为主转变为以径向膨胀