硅质板岩剪切蠕变特性及边坡变形机理研究

为研究硅质板岩的时效蠕变效应和高边坡变形破坏演化规律,该文采用室内岩体剪切蠕变试验,通过绘制不同法向应力下硅质板岩的剪切蠕变历时曲线、剪切位移‒时间曲线和不同法向荷载及剪切荷载下蠕变速率‒时间曲线,研究了硅质板岩平均蠕变速率与剪切荷载变化规律,并采用稳态蠕变速率法确定了硅质板岩长期抗剪强度参数。研究表明:蠕变试验中,黏聚力敏感度高于内摩擦角;以十堰至巫溪高速公路ZK33+450硅质板岩高边坡为例,基于摩尔‒库仑模型采用有限差分法对该典型硅质板岩高边坡剪切蠕变条件下的变形破坏机制进行了研究分析。

冻结黄土三轴蠕变特性

通过不同温度作用下冻结黄土的蠕变试验,得到了轴向应变、体应变随时间的变化关系。结果表明:当应力水平较低时,冻结黄土发生衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长逐渐降低,体积表现为体缩,体应变与时间大致呈线性关系,径向应变速率在零附近波动,最终趋于零;当应力水平较高时,冻结黄土发生非衰减型蠕变,轴向应变速率随时间延长呈U形曲线变化。各个蠕变阶段轴向应变速率的大小和所占时间的长短与应力水平相关,体积表现为体胀,在蠕变非稳定和稳定阶段,体积随时间延长呈线性膨胀,进入加速阶段后,体积随时间延长加速膨胀,体应变随轴向应变线性增大;径向应变速率在蠕变前两个阶段数值较小,数值在负值处动态波动,进入加速蠕变阶段后,径向应变速率加速增大,试样鼓曲破坏。最后,从蠕变速率的角度提出用蠕变速率法确定长期强度。

非饱和红黏土蠕变特性试验研究

以陕西省白鹿原地区的红黏土为研究对象,对其进行控制基质吸力的非饱和红黏土蠕变试验。对比了不同基质吸力、不同净围压和不同偏应力水平下的蠕变试验曲线特征,采用应力-应变等时曲线法和稳态蠕变速率法确定了红黏土不同基质吸力和围压下的长期强度并对其进行分析,采用摩尔-库仑强度模型得到了红黏土长期强度参数,并与相同基质吸力下剪切强度参数进行了对比分析。研究结果表明:红黏土的蠕变变形形式和长期稳定性与基质吸力和围压均有关系,且基质吸力和围压越高长期稳定性越好。当基质吸力固定不变时,红黏土的长期强度值随围压的增大而增大,并呈线性变化;当基质吸力不同时,红黏土长期强度与其基质吸力的大小成正比;因外部荷载长期作用而形成的蠕变变形会较大地降低红黏土原有的强度参数值。

灰岩三轴高温后效流变特性及长期强度研究

流变特性是岩石的变形特征之一,长期强度作为岩石流变特性重要的强度指标也越来越受到工程建设的重视。开展了高温后灰岩三轴蠕变试验,首先采用高温前后岩样纵波波速的变化引入热损伤因子D,量化岩石热损伤,然后分别采用等时曲线法、过渡蠕变法和稳态蠕变速率法进行了灰岩蠕变长期强度分析,并提出一种改进的稳态蠕变速率曲线切线法。结果表明,基于波速的热损伤因子能较为准确地量化温度对灰岩性质的影响;热损伤因子与灰岩经历高温后的长期强度呈现高度相关性,确定灰岩的温度阈值在380℃附近,低于此温度表现为灰岩性质强化效应,高于此温度表现为损伤效应;提出的稳态蠕变速率曲线切线法对于灰岩的长期强度预测较为准确,与实际情况相符;各温度下岩样蠕变破坏形态均表现为剪切破坏,亚裂纹逐渐由与主剪切面平行转为垂直扩展。