高温作用后砂岩蠕变试验及PSO-BP神经网络单轴蠕变长期强度预测研究

为了研究高温作用后黄砂岩的蠕变强度及变形特征,对高温作用后的黄砂岩开展单轴蠕变试验,系统地分析了高温损伤、轴压对黄砂岩蠕变变形特征、蠕变强度、蠕变速率的影响。利用PSO-BP神经网络算法对不同力学参数进行训练,预测高温作用后黄砂岩的单轴蠕变长期强度。研究结果发现:高温作用后黄砂岩存在蠕变应力阈值,低于阈值时仅发生稳定蠕变,高于阈值后发生不稳定蠕变;蠕变试验中试件处于低应力状态时,随着温度的增加,蠕变变形程度与稳态蠕变率呈线性变化关系。处于高应力状态时,温度对二者影响程度增大。使用PSO-BP神经网络预测高温作用后黄砂岩蠕变长期强度,发现比传统BP神经网络模型训练速度快、预测精度高。本文研究成果可为地下岩体工程高温后灾变重建提供一定的技术支撑和借鉴。

考虑温度效应的片麻状花岗岩三轴蠕变试验研究

随着地下洞室开挖深度的增加,温度已成为影响洞室长期稳定的重要因素。为有效反映温度对深埋地下洞室围岩长期稳定的影响,依托某水电站引水隧洞工程,开展了不同温度和不同加载应力路径条件下片麻状花岗岩的三轴蠕变试验,系统分析了温度、围压、轴压对片麻状花岗岩蠕变变形特征、蠕变强度和蠕变破坏模式的影响。通过蠕变试验发现:片麻状花岗岩的蠕变性能随着加载应力的增大和温度的升高而呈指数变化;片麻状花岗岩存在蠕变应力阈值,且温度越高,蠕变应力阈值越低,蠕变破坏时间越短;片麻状花岗岩稳态蠕变速率随温度的升高而增大,符合指数关系,其蠕变长期强度和蠕变破坏强度均随温度的升高而降低;在温度效应条件下,片麻状花岗岩蠕变破坏模式主要为沿斜截面的剪切破坏。试验研究成果为水电站引水隧洞围岩长期稳定性分析与设计、施工提供了重要的试验依据。

非饱和泥质粉砂岩蠕变特性及其模型

以南宁第三系泥质粉砂软岩为研究对象,开展非饱和三轴压缩蠕变试验,分析含水率对岩石蠕变特性的影响;再在既有五元件蠕变模型中,引入非线性黏塑性元件,构建泥质粉砂岩的七元件非饱和压缩蠕变模型,分析相关蠕变参数的变化规律。结果表明,随着含水率增加,泥质粉砂岩的蠕变变形和蠕变速率显著增加,且蠕变长期强度明显降低,表明水对泥质粉砂岩蠕变变形影响显著;新建七元件模型较好地拟合了非饱和泥质粉砂岩全过程蠕变曲线。