溶蝕作用下石膏巖塑性力學(xué)模型研究.pdf

1、巖溶問題是西部水利水電開發(fā)中常見而又困難的問題之一,含有石膏巖等可溶巖的地層巖體是國內(nèi)外建壩史上出現(xiàn)問題較多的一種壩基巖體。進行石膏巖力學(xué)性質(zhì)研究時,需要考慮溶蝕作用對力學(xué)性質(zhì)的影響,在實際地下工程石膏圍巖穩(wěn)定性分析時,溶蝕作用的影響不能忽視,前人的研究成果尚未很好的解決這方面的問題。鑒于上述問題的描述,本文主要從石膏巖常規(guī)三軸壓縮試驗、有無溶蝕作用下石膏巖力學(xué)性質(zhì)改變的機理進行研究,建立了溶蝕作用下石膏巖塑性力學(xué)模型;根據(jù)有無溶蝕作用

2、下石膏巖單軸壓縮條件下的細觀力學(xué)試驗,得出溶蝕作用下石膏巖力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律;對有無溶蝕作用下石膏圍巖的穩(wěn)定性進行了模擬計算;得到的試驗成果和結(jié)論概括如下:
　　(1)采用應(yīng)變硬化——軟化模型建立了無溶蝕作用下石膏巖的彈塑性力學(xué)模型,根據(jù)石膏巖的常規(guī)三軸壓縮試驗結(jié)果,歸納出模型計算參數(shù)的變化規(guī)律,即內(nèi)摩擦角、粘聚力與等效塑性應(yīng)變之間的關(guān)系;有無溶蝕作用下巖石破壞機理是一致的,通過對巖石力學(xué)破壞機理的分析,可知溶蝕作用下石膏巖力學(xué)性

3、質(zhì)改變的機理在于石膏巖發(fā)生溶蝕,使得石膏巖裂紋的臨界應(yīng)力強度因子降低且石膏巖宏觀力學(xué)參數(shù)(內(nèi)摩擦角和粘聚力)發(fā)生變化;根據(jù)無溶蝕作用下石膏巖的塑性力學(xué)模型和有無溶蝕作用下石膏巖力學(xué)性質(zhì)改變的機理,結(jié)合假設(shè)條件,建立了溶蝕作用下石膏巖塑性力學(xué)模型。
　　(2)根據(jù)有無溶蝕作用下石膏巖單軸壓縮條件下的細觀力學(xué)試驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)石膏巖在溶蝕作用下力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化;利用遺傳規(guī)劃算法得出石膏巖在溶蝕作用下宏觀力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律,即粘聚力與第一

4、次卸載時不同應(yīng)變、溶蝕時間、等效塑性應(yīng)變之間的關(guān)系表達式;通過溶蝕作用下石膏巖單軸壓縮條件下細觀力學(xué)試驗現(xiàn)象及有無溶蝕作用下石膏巖力學(xué)性質(zhì)改變的機理對溶蝕作用下石膏巖力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律進行分析,發(fā)現(xiàn)石膏巖中裂紋的發(fā)育、擴展與粘聚力有著緊密的聯(lián)系,可通過不同溶蝕條件下裂紋發(fā)育與擴張來分析溶蝕作用下石膏巖粘聚力變化規(guī)律,分析結(jié)果表明應(yīng)變越大,溶蝕時間越長,粘聚力的變化越明顯。
　　(3)利用建立的溶蝕作用下石膏巖塑性力學(xué)模型以及溶蝕作