工程軟巖蠕變理論及其支護(hù)方法的研究.pdf

1、流變特性是巖石力學(xué)特性研究中重要的一部分,尤其是軟弱巖體,其流變特性更為明顯,許多工程問題都與其流變性密切相關(guān),在邊坡工程、地下工程及其它巖體工程中,研究軟巖的流變性質(zhì),尤其是其蠕變特性,揭示蠕變過程及其規(guī)律,對(duì)于工程的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合內(nèi)蒙古鄂爾多斯高家梁煤礦斜井泥巖,在前人一系列巖石流變?cè)囼?yàn)研究的基礎(chǔ)上,對(duì)此泥巖進(jìn)行了更加深入的研究,并對(duì)其斜井支護(hù)措施提出了可行性建議。巖石的單軸壓縮常規(guī)試驗(yàn)往往能夠?yàn)閹r

2、石流變?cè)囼?yàn)確定合理的加載水平,通過單軸壓縮常規(guī)試驗(yàn)確定了單軸加卸載蠕變?cè)囼?yàn)的加載水平,利用統(tǒng)一流變力學(xué)模型理論對(duì)加卸載蠕變曲線進(jìn)行了模擬,建立了彈性-黏性-黏彈性-黏彈塑性流變本構(gòu)模型,并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,所建模型能夠較好模擬泥巖加卸載蠕變。由于所研究泥巖處于高緯度地區(qū),溫差變化大,因此,研究泥巖在不同溫度下的蠕變特性十分必要。采用“低溫箱-三軸壓力室”輕型試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)對(duì)人工制作的泥巖試件進(jìn)行了三軸蠕變?cè)囼?yàn),建立了泥巖的流變本構(gòu)方程

3、;很多巖體工程,包括地下洞室、巖石邊坡及巖基工程等,荷載或圍巖應(yīng)力的變化往往是隨施工進(jìn)度或程序逐級(jí)增加或減少的,采用自行研制的重力杠桿式巖石蠕變?cè)囼?yàn)機(jī),并配備三軸壓力室,對(duì)紫色泥巖實(shí)施了分級(jí)加載三軸蠕變?cè)囼?yàn),利用H/M模型進(jìn)行模擬,采用MATLAB非線性回歸分析功能對(duì)模型在三維條件下的蠕變方程進(jìn)行了參數(shù)擬合,試驗(yàn)曲線與理論曲線吻合度高,最大誤差僅為2e-5左右。將損傷力學(xué)引入到巖石流變力學(xué)研究中來是近些年巖石流變力學(xué)特性研究的熱點(diǎn)。在三

4、軸蠕變?cè)囼?yàn)的基礎(chǔ)上,利用直接用時(shí)間函數(shù)來表征巖石的蠕變損傷變量的方法定義一損傷變量,將其引入西元模型的蠕變方程,采用多項(xiàng)式回歸間接求解巖石流變力學(xué)參數(shù)的方法合理確定了模型參數(shù),模擬結(jié)果非常理想,泥巖蠕變第三階段的特性均能夠表現(xiàn)出來,并對(duì)不同參數(shù)對(duì)蠕變曲線的影響進(jìn)行了分析對(duì)比。通過前面一系列流變特性研究獲得了泥巖的流變變形特性,將泥巖的變形特性應(yīng)用到高家梁煤礦斜井的支護(hù)中,根據(jù)懸吊理論采用錨噴網(wǎng)支護(hù),利用ADINA軟件對(duì)擬采用的支護(hù)方式與