锦屏深部大理岩蠕变特性及分数阶蠕变模型
许多1
吴世勇2
张茹1
张泽天1
周济芳2
邓建辉1
任利3
吴斐4
1.四川大学水利水电学院,四川成都,6100652.雅砻江流域水电开发有限公司,四川成都,6100513.四川大学深地科学与工程教育部重点实验室,四川成都,6100654.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆,400044
摘要：为保障锦屏地下实验室(CJPL)硐室群的长期稳定性,开展2400 m深埋大理岩蠕变特性的研究,在常规三轴压缩试验的基础上进行分级加载蠕变试验,系统分析了大理岩蠕变过程中的轴向与环向变形规律及不同围压(5 MPa和64 MPa)下大理岩蠕变特征差异,采用等时应力-应变曲线法确定了大理岩的长期强度,并基于分数阶导数改进了大理岩蠕变模型.研究表明:13,27 MPa围压下,大理岩轴向应力应变曲线达到峰值应力后快速跌落,40,53,64 MPa围压下,峰值应力附近的应变曲线呈现明显的平台段,表明CJPL深部大理岩变形行为随着围压的增加具有由脆性向延性转化的趋势;无论是低围压还是高围压,相比于低应力水平,高应力水平下大理岩更容易发生蠕变变形且环向蠕变现象更加显著,蠕变过程中的扩容现象也更加明显,试样破坏时64 MPa围压条件下的体积蠕变变形为5 MPa围压下的16.3倍;在蠕变加载过程中,大理岩变形模量均为先增加后减小.变形模量增加阶段,高围压下增加幅度较低围压小,64 MPa围压下试样变形模量增加的幅值为1.8 GPa,小于5 MPa围压下的3.6 GPa,表明试样受高围压作用已经部分压密.随着应力水平的增大,变形模量减小,高围压下减小幅度较低围压更大,围压64 MPa下试样变形模量减小幅值为9.4 GPa,约为峰值变形模量的22％,围压5 MPa下试样减小幅值仅为1.8 GPa,约为峰值变形模量的4％,表明高围压试样在破坏前裂纹的产生和扩展更为剧烈,岩石劣化程度更大;相同偏应力条件下,围压越大的试样蠕变速率越小,但破坏时变形更大且扩容现象显著,表明相同外荷载条件下,深部围岩赋存环境应力水平较高,变形难以收敛,易发生时效大变形破坏;围压为5,64 MPa时,采用等时应力-应变曲线法确定大理岩长期强度分别为170,290 MPa,为相应围压三轴压缩强度的82％,73％;基于分数阶导数,改进了大理岩黏弹塑性损伤蠕变模型,该模型具有形式简单同时能够很好的描述大理岩蠕变过程中的非线性加速特征的特点.
关键词：深部大理岩蠕变长期强度分数阶导数
分类号：TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家重点研发计划(2016YFC0600702)国家自然科学基金(51622402)四川省青年科技创新研究团队项目(2017TD0007)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1456-1464 )
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