岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 2934-2942.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0256

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

变幅循环加卸载作用下大理岩扩容特性试验研究

俞缙1,刘泽瀚1,林立华2,黄建国3,任文斌3,周垒1   

  1. 1. 华侨大学 福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心,福建 厦门 361021;2. 厦门路桥工程投资发展有限公司,福建 厦门 361026; 3. 中铁十二局集团第四工程有限公司,陕西 西安 710000
  • 收稿日期:2021-02-18 修回日期:2021-07-12 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-12
  • 作者简介:俞缙,男,1978年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩石力学与工程方面的科研及教学工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 42077254;No. 51874144);福建省科技计划引导性项目(No. 2020H0014)。

Characteristics of dilatancy of marble under variable amplitude cyclic loading and unloading

YU Jin1, LIU Ze-han1, LIN Li-hua2, HUANG Jian-guo3, REN Wen-bin3, ZHOU Lei1   

  1. 1. Fujian Engineering Technology Research Center for Tunnel and Underground Space, Huaqiao University, Xiamen, Fujian 361021, China; 2. Xiamen Road & Bridge Engineering Investment and Development Co., Ltd., Xiamen, Fujian 361026, China; 3. China Railway 12th Bureau Group No.4 Engineering Co., Ltd, Xi’an, Shaanxi 710000, China
  • Received:2021-02-18 Revised:2021-07-12 Online:2021-11-11 Published:2021-11-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (42077254, 51874144) and the Guiding Project of Science and Technology Plan of Fujian Province (2020H0014).

摘要: 通过不同围压下变幅值循环加卸载试验,对大理岩的损伤演化与变形特性进行了研究,并着重分析其裂隙体积应变和扩容特性。结果表明:随着循环加卸载次数的增加,大理岩的弹性模量先增大后减小,广义泊松比先稳定而后迅速增加;综合分析第3~6次加载时裂隙体积应变曲线,随着加载次数增加,大理岩的初始裂隙体积应变增加,弹性变形阶段的起始位置延迟,扩容点逐渐提前,且单次循环所造成的裂隙体积应变增量与应力幅值呈指数变化关系;围压较大时,变幅值循环加卸载与单调加载作用下的扩容指数相差较大。随着围压的增加,裂隙体积应变占比逐渐增加,且变幅值循环加卸载作用下裂隙体积应变占比大于单调加载作用下裂隙体积应变占比。大理岩的破坏模式由单调加载作用下的剪切破坏变化为变幅值循环加卸载作用下的鼓胀破坏。

关键词: 大理岩, 循环加卸载, 三轴试验, 裂隙体变, 扩容

Abstract: The damage evolution and deformation characteristics of marble are studied by cyclic loading and unloading tests with varying amplitude under different confining pressures, and the crack volumetric strain and dilatancy characteristics are analyzed emphatically. Some conclusions are drawn as follows. (1) With the increase of cycle number, the elastic modulus of marble first increases and then decreases, and the generalized Poisson's ratio first stabilizes and then increases rapidly. (2) Comprehensive analysis of the crack volumetric strain curves from the 3rd to 6th loading shows that as the number of loading increases, the initial crack volumetric strain of the marble increases, the initial position of elastic deformation stage is delayed, and the expansion point gradually advances. Moreover, the relationship between the increment of crack volumetric strain caused by a single cycle and stress amplitude is exponential. (3) The dilatancy index of variable amplitude cyclic loading and unloading is different from that of monotone loading at a high confining pressure. With the increase of confining pressure, the proportion of crack volumetric strain increases gradually, and the proportion of crack volumetric strain under variable amplitude cyclic loading and unloading is greater than that under monotonic loading. The failure mode of marble changes from shear failure under monotonic loading to bulging failure under variable amplitude cyclic loading and unloading.

Key words: marble, cyclic loading and unloading, triaxial test, crack volumetric strain, dilatancy

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