深部软弱地层TBM围岩力学行为试验研究

为揭示TBM深部软弱围岩变形破坏力学特性，开展了反映深埋隧道TBM机械开挖卸荷本质——高初始围压下缓慢准静态卸荷这一卸荷特征的砂质泥岩三轴卸围压试验，研究结果表明：缓慢卸荷条件下的岩石峰前应力一应变曲线接近于常规三轴压缩峰前应力一应变曲线，卸荷屈服阶段产生损伤扩容，侧向变形加速增长，从体积压缩开始转向扩容；应力达到峰值强度后，岩石首先发生1～2级脆性跌落，随着围压继续缓慢卸荷，岩石沿一条斜率较小的近似斜直线发生伴随有多级次生微破裂的线性应变软化；岩石变形全过程由弹性变形段、峰前卸荷损伤扩容段、峰后脆性跌落段、含有多级微破裂的线性应变软化段以及残余强度阶段组成；岩石缓慢卸荷发生宏观张剪复合破坏，并伴有轴向劈裂裂纹，破裂断面为由许多劈裂裂纹相互贯通形成具有一定宽度的剪切带，剪切带内劈裂的岩片在轴向挤压力和沿破裂面的剪切力共同作用下被挤压和摩擦成许多细颗粒和岩粉。

深部软弱地层TBM掘进围岩变形破坏特性室内试验研究

为了揭示深部软弱地层TBM开挖卸荷围岩变形破坏特性,分析深埋隧道TBM机械开挖卸荷的本质特征为高初始围压下的缓慢准静态卸荷,开展不同卸荷速率下砂质泥岩三轴卸围压试验,研究卸荷速率效应,获取TBM缓慢准静态卸荷围岩变形破坏特性:(1)缓慢卸荷条件下的峰前应力–应变曲线与常规三轴压缩时较接近,卸荷屈服阶段,岩石产生损伤扩容,侧向变形加速增长,从体积压缩开始转向扩容;(2)达到峰值强度后,岩石首先沿已贯通的破裂面滑移,发生1~2级规模较小的脆性跌落,随着围压继续缓慢卸除,岩石沿一条斜率较小的近似斜直线发生线性应变软化,且线性应变软化过程中伴随多级微破裂;(3)岩石变形全过程经历弹性变形、峰前卸荷损伤扩容、峰后脆性跌落、含有多级微破裂的线性应变软化以及残余强度阶段;(4)缓慢卸荷破坏过程中,岩石发生宏观张剪复合破坏,伴有轴向劈裂裂纹,破裂断面为由许多劈裂裂纹相互贯通形成具有一定宽度的剪切带,剪切带内劈裂的岩片在轴向挤压力和沿剪切面的剪切力共同作用下被挤压和摩擦成许多细颗粒和岩粉。