缓倾角层理各向异性岩体隧道稳定性的物理模型试验研究

层状岩体的广泛分布是地下工程无法回避的现实。以渝湘高速公路共和隧道为工程背景,采用自行研制的弹脆性模型相似材料,制作出层状岩体隧道模型。采用大型真三轴岩土工程模型试验机进行加载试验,采用围岩应变监测、洞室内窥摄影、试件破坏形态的研究与分析,从而对缓倾角层理岩体中隧道的二次应力分布特征及破坏机制进行研究。试验中还通过超载系数,提供了一个安全储备的定量评估指标。试验的破坏特征与隧道实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为顺层偏压隧道的加固机制研究及加固设计提供了试验基础。

真三轴岩心暂堵转向压裂物理模拟实验

为进一步认识暂堵压裂裂缝扩展机制,采用新型制作方法浇筑水泥试件,使其带有预置的人工裂缝段和暂堵剂,通过真三轴大物模实验,研究了不同条件下暂堵压裂裂缝的扩展特征。研究表明:在支撑剂与10%质量比纤维混合铺置情况下,试件裂缝起裂方向与水平最大主应力方向一致,预制裂缝的存在导致起裂压力降低;当预制裂缝中充填4/16目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维均匀混合或者充填20/80目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维段塞铺置时,起裂压力明显升高,并且形成了复杂裂缝,说明裂缝的形成与暂堵剂和支撑剂的铺置方式密切相关;当预制裂缝中充填4/16目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维段塞铺置时,压裂过程中有一定的增压效果,但生成裂缝未发生明显转向。该实验明确了不同暂堵转向压裂条件下裂缝扩展特征,为暂堵转向压裂工艺提供了实验技术支撑。