卸荷速率和孔隙水压对隧道围岩力学特性影响的试验研究

针对开挖卸荷和孔隙水压影响隧道围岩稳定性问题,文章结合陕西某在建隧道的工程实际,利用MTS815.02多功能岩石力学试验系统,对该隧道围岩(红砂岩)进行不同卸荷速率和孔隙水压下的三轴卸荷试验,分析不同试验条件下红砂岩各力学参数的变化规律。结果表明:加荷阶段,随着孔隙水压的逐渐增大,弹性模量逐渐减小,卸荷阶段,径向变形增幅显著大于轴向,且孔隙水压越大,差别越大,随着卸荷速率的逐渐增大,峰后曲线跌落逐渐显现,脆性破坏特征逐渐加强;随着孔隙水压的逐渐增大,轴向、径向应变围压柔量均呈逐渐递增趋势;随着卸荷速率的增大,轴向、径向应变围压柔量均呈逐渐递减趋势;同一卸荷速率下,破坏时的围压卸荷量随孔隙水压逐渐减小,孔隙水压越大,破坏时的围压变化量越小,同一孔隙水压下,破坏时的围压卸荷量随卸荷速率逐渐增大,破坏强度略有提升;不同卸荷速率下,孔隙度随孔隙水压呈逐渐递增趋势,二者之间近似满足指数函数关系,拟合相关度均超过0.95。研究成果可为工程实际提供可靠的理论依据。

水压循环作用对砂岩卸荷破坏试验研究

选取三峡工程库区典型砂岩为试验对象,利用岩石三轴流变仪进行水压循环作用下的卸荷力学试验,探究水压循环次数对砂岩卸荷破坏应力、应变的影响规律,分析水压循环下的砂岩卸荷破坏特性。结果表明,根据峰值强度、峰值围压的变化趋势可将水压循环对砂岩的劣化分为初始阶段、加重阶段和饱和阶段;随着水压循环次数的增加,峰值强度沿反“S”形曲线下降,峰值围压值沿正“S”形曲线上升;轴向与环向应变围压柔量值均随水压循环次数增加而增大,但在初始与加重阶段,轴向应变围压柔量增幅明显大于环向。