炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。

高应力泥质粉砂岩黏弹塑性蠕变模型

为揭示高应力作用下深埋硐室围岩的流变特性,采用分级增量加载方式对泥质粉砂岩进行三轴压缩蠕变实验,根据稳态蠕变速率与应力的关系,利用给定蠕变速率阈值确定岩石的长期强度;结合蠕变曲线特征,将瞬弹性、黏弹性、黏塑性应变分离,建立模型各参数与应力和时间的函数关系;根据损伤定义确定瞬弹性、黏弹性元件的损伤变量,并引入瞬弹性、黏弹性损伤变量和黏塑性修正系数对西原模型进行优化,提出一种可以描述高应力作用下岩石蠕变全过程的变参数模型。研究结果表明:稳态蠕变速率随应力增大呈指数增大,采用给定蠕变速率阈值求得岩石的长期强度为68.82 MPa,为单轴抗压强度的74.80%;基于黏弹塑性应变分离建立的蠕变模型能够很好地描述岩石蠕变全过程的非线性特征,且优化模型与实验数据拟合较好,证明了该蠕变模型的合理性。

冻融作用下炭质页岩微结构损伤特性研究

通过核磁共振(NMR)试验分析冻融循环作用下炭质页岩的T2谱分布、孔隙度、T2谱面积的变化,利用超声波检测分析冻融循环作用下炭质页岩纵波波速的变化,引入损伤变量探讨炭质页岩冻融损伤与循环次数的关系,建立了炭质页岩冻融损伤演化方程。结果表明,随冻融次数的增多,炭质页岩T2谱分布、T2谱面积及孔隙度均逐渐增大,纵波波速在不断衰减;当冻融循环次数达400次时,炭质页岩微结构损伤度达到最大值。