卸荷破裂岩体非定常分数阶蠕变模型

针对锦屏一级水电站地下厂房大理岩赋存环境地应力高的特点,通过室内试验将完整大理岩试件制备为卸荷作用下形成的含破裂面试件,并对卸荷破裂岩体试件进行了三轴蠕变试验,揭示了卸荷破裂岩体轴向和横向蠕变特征及围压效应。恒定荷载下,卸荷破裂岩体横向变形较轴向变形具有更显著的蠕变特征,且围压对横向蠕变发展的限制作用更明显。针对卸荷破裂岩体蠕变的非线性特征及横向蠕变特征,采用Koeller分数阶粘弹性体替换了广义开尔文体中的牛顿体,并考虑模型参数在应力与时间影响下的非定常特性,结合扩容比时间关系方程,建立了能全面描述卸荷破裂岩体横向蠕变特征的非定常分数阶模型。试验结果对比模型结果表明该模型能够较好地描述卸荷破裂岩体轴向与横向蠕变的非线性特征,对于研究高应力、强卸荷作用下地下硐室围岩侧向长期变形具有一定参考意义。

高应力硐室围岩三轴蠕变及声发射特征研究

针对高应力岩体工程开挖后硐壁附近围岩长期变形问题,利用MTS815 Flex Text GT岩石力学试验系统和PCI-Ⅱ声发射三维监测系统,针对高应力硐室围岩,开展大理岩试件三轴蠕变试验及声发射实时监测,探讨硐室开挖后围岩在较小侧向压力下的蠕变力学特性和声发射特征。结果表明:大理岩的多级蠕变全过程应力-应变曲线具有5个阶段,岩样具有脆性破坏特征,横向变形较轴向变形具有更显著的蠕变特征;声发射特征表现出明显的应力响应和时效特征,且与典型蠕变3个阶段相匹配,在减速和稳态蠕变阶段,声发射振铃计数率和能量率呈线性增长趋势,加速阶段声发射振铃计数率和能量率呈现指数型增长,且声发射变化对应的时间点提前于应变加速点,可作为大理岩蠕变破坏的前兆特征;基于AF和RA值表征的大理岩内部微裂纹发展特征,大理岩蠕变破坏是张拉破坏和剪切破坏共同作用的结果。