水巖作用下蝕變巖力學(xué)性質(zhì)損傷規(guī)律.pdf

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1、第33卷第8期長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)Vo1．33No．82016年8月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteAug．2016doi：10．11988／ckyyb．20150590水巖作用下蝕變巖力學(xué)性質(zhì)損傷規(guī)律牛傳星h·，秦哲k’¨，馮佰研h-，付厚利(1．山東科技大學(xué)a．土木工程與建筑學(xué)院；b．山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；C．礦山災(zāi)害預(yù)防控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；d．礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東青島266590；2．臨沂大學(xué)建筑學(xué)院，山東臨沂276000)摘要：為了研究水位升降對(duì)蝕變帶邊坡巖石力學(xué)性質(zhì)的影響，選取倉(cāng)

2、上露天金礦坑邊坡蝕變巖樣，進(jìn)行了不同飽水一失水循環(huán)次數(shù)的單軸壓縮試驗(yàn)。建立了函數(shù)關(guān)系描述蝕變巖力學(xué)性質(zhì)在水巖作用下的變化規(guī)律，引入損傷率的概念分析了循環(huán)次數(shù)對(duì)蝕變巖力學(xué)性質(zhì)的影響，并利用電鏡掃描技術(shù)從微觀角度分析了水巖作用對(duì)蝕變巖的損傷機(jī)理。結(jié)果表明：水巖作用對(duì)蝕變巖的力學(xué)性質(zhì)有明顯的弱化現(xiàn)象，且水巖作用越強(qiáng)，弱化現(xiàn)象越明顯；不同循環(huán)次數(shù)下，蝕變巖彈性模量隨循環(huán)次數(shù)增加衰減迅速，峰值強(qiáng)度呈持續(xù)衰減狀態(tài)；隨蝕變、碎裂發(fā)展，水巖作用對(duì)巖石的力學(xué)性質(zhì)損傷增加，循環(huán)l5次后，彈性模量損傷率最大接近60％，峰值強(qiáng)度接近45％。關(guān)鍵詞：蝕變巖；水巖作用；單軸壓縮試驗(yàn)；電

3、鏡掃描；損傷規(guī)律中圖分類號(hào)：TU458文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001—5485(2016)08—0o75—05研項(xiàng)目，選取倉(cāng)上露天坑尾礦庫(kù)邊坡3蝕變帶處黃鐵絹英化花崗質(zhì)碎裂巖(S~／JH)和黃鐵絹英巖化花崗巖1研究背景(WH)巖樣，進(jìn)行不同飽水一失水循環(huán)次數(shù)的巖石單地質(zhì)應(yīng)力作用下，地殼里面的深部熱液沿一定路軸壓縮試驗(yàn)，模擬了該礦閉坑后坑內(nèi)水位升降對(duì)蝕變徑涌人與其礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及物理化學(xué)條件差巖體邊坡穩(wěn)定性的影響。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理，別很大的巖石體后與其發(fā)生一系列作用產(chǎn)生新的巖得到了水巖作用下蝕變巖力學(xué)性質(zhì)的損傷規(guī)律，探究類，即稱為蝕變巖J。蝕變巖

4、屬于軟巖，其力學(xué)特性了飽水一失水循環(huán)作用對(duì)蝕變巖的力學(xué)損傷原因。好壞將直接影響到工程的穩(wěn)定性。王旭東等對(duì)蝕變巖的相關(guān)特f生進(jìn)行研究，通過三軸壓縮試驗(yàn)分析2試驗(yàn)設(shè)計(jì)了蝕變巖力學(xué)f生質(zhì)，并結(jié)合工程實(shí)例分析說明了其危2．1巖樣制作及試驗(yàn)準(zhǔn)備害性。水是誘發(fā)工程事故的又一重要影響因素J，在現(xiàn)場(chǎng)采取鉆孔取芯的方法對(duì)蝕變巖S~／JH和水的作用下，巖體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，水對(duì)巖體穩(wěn)定-yJH進(jìn)行巖樣采集，2種巖石工程地質(zhì)特征如表1所性的影響主要表現(xiàn)為2點(diǎn)：一是水影響巖石的強(qiáng)度，示。試樣取回后加工成標(biāo)準(zhǔn)式樣，高100mm，直徑從細(xì)觀上分析水造成巖石的損傷；二是水改變巖體中50m

5、m，兩端面平整度小于0．05mm，垂直度小于的有效應(yīng)力狀態(tài)，這種水對(duì)巖石的影響作用稱為水對(duì)0．25。。對(duì)制備好的巖樣進(jìn)行肉眼觀察，剔除表面有巖石的損傷效應(yīng)，即水巖作用。劉新榮等卜M通過試缺陷的試件，選擇均勻性好、紋理一致的試樣，使用驗(yàn)對(duì)經(jīng)過飽水一失水循環(huán)的巖石力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，聲波儀測(cè)定試樣的波速，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，選取具有代得出了水巖作用下巖石的力學(xué)性質(zhì)損傷規(guī)律。柴肇表性的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。云等¨在探索巖石損傷規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)～步進(jìn)行表1巖石工程地質(zhì)特征了巖石的損傷機(jī)理分析。綜上所述，水巖作用下的巖Table1Engineeringgeologicalcharact

6、eristicsofrocks體尤其是受蝕變作用影響的巖體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生弱化現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅工程的穩(wěn)定性。本文依托《三山島倉(cāng)上露天金坑尾礦庫(kù)邊坡安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析及預(yù)警技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究》重大科收稿日期：2015-07—14；修回日期：2015—08-27作者簡(jiǎn)介：牛傳星(1990一)，男，山東聊城人，碩士研究生，主要從事巖土工程理論與應(yīng)用研究，(電話)17854284783(電子信箱)1205165230@qq·eolno76長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)2016生2．2試驗(yàn)方案本次單軸壓縮試驗(yàn)采用山東科技大學(xué)土木建筑學(xué)院與長(zhǎng)春市朝陽試驗(yàn)儀器有限公司共同研發(fā)的黎黎TAW一20

7、00電液伺服巖石三軸試驗(yàn)機(jī)。為了模擬水位升降循環(huán)條件，進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)的每種巖樣分循環(huán)次數(shù)／次(a)STJH力學(xué)參數(shù)4組，每組3個(gè)試件，分別模擬0，1，5，15次的循環(huán)l8．2條件?？紤]到試驗(yàn)用水與現(xiàn)場(chǎng)礦坑水質(zhì)差異對(duì)蝕變15·6巖性質(zhì)的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水進(jìn)行了水質(zhì)檢測(cè)分析，結(jié)果蕊408簍10．4出表明實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)與礦坑水質(zhì)情況差異不大。一次飽融7．834．0水一失水循環(huán)具體設(shè)計(jì)為首先通過巖石的含水率試5．2蓉27．2O51Ol5循環(huán)次數(shù)／次驗(yàn)，確定巖樣飽和所需時(shí)間是24h，采用飽和自由浸Co)TJI-I力學(xué)參數(shù)水法使試件充分飽和，然后將飽和的試件置于105～圖1S

8、'tJH和"／JH力學(xué)參數(shù)隨循環(huán)次數(shù)的變化110℃恒