岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (9): 2515-2524.doi: 10.16285/j.rsm.2021.2013

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同渗透水压下完整泥页岩剪切−渗流特性研究

马利遥1, 2, 胡斌1, 2,陈勇1, 2,崔凯1, 2,丁静1, 2   

  1. 1. 武汉科技大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430081;2. 武汉科技大学 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室,湖北 武汉 430081
  • 收稿日期:2021-12-01 修回日期:2022-05-06 出版日期:2022-09-12 发布日期:2022-09-12
  • 通讯作者: 胡斌,男,1974年生,博士,教授,博士生导师,主要从事边坡稳定性论证与动态调控研究工作。E-mail: 40275083@qq.com E-mail:357312662@qq.com
  • 作者简介:马利遥,男,1993年生,博士研究生,主要从事岩土体室内试验特性等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No.U1802243,No.41672317);湖北省技术创新专项(重大项目)(No.2017ACA184);武科大重大科技项目培育类创新团队(No.2018TDX01)。

Shear-seepage properties of intact argillaceous shale under different injection water pressures

MA Li-yao1, 2, HU Bin1, 2, CHEN Yong1, 2, CUI Kai1, 2, DING Jing1, 2   

  1. 1. School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430081, China; 2. Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Block Making of Metallurgical and Mineral Resources, Wuhan, Hubei 430081, China
  • Received:2021-12-01 Revised:2022-05-06 Online:2022-09-12 Published:2022-09-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (U1802243, 41672317), Hubei Province Technology Innovation Special Project (Major Project) (2017ACA184) and the Innovation Team of Cultivating Major Science and Technology Projects of Wuhan University of Science and Technology (2018TDX01).

摘要: 为了探索高压水力浸润带和消落带岩体在压剪荷载与流体入渗双因素耦合作用下剪切渗流特性的衍化规律,利用自主研发的一套新型岩石剪切−渗流耦合试验系统,对饱水泥页岩进行了常法向荷载条件下不同渗透水压的剪切−渗流耦合试验和剪切蠕变−渗流耦合试验。试验结果表明:(1)随着渗透水压力的增加,饱水泥页岩剪切强度峰值、法向变形峰值以及剪切蠕变破坏强度均有所下降,说明渗透水压力对岩样力学强度具有损伤效果。(2)在剪切−渗流耦合试验过程中,岩样剪应力与法向变形在线弹性变化的末期会出现明显的上下波动现象,并伴有水流流出,剪应力和法向变形的突变点在时间上具有一致性。(3)在剪切蠕变−渗流耦合试验过程中,水流渗出速率与渗透水压力大小呈正相关,随着剪切荷载施加等级的提高,岩样蠕变变形量增大,单位时间内累计渗出水量亦有所提升。

关键词: 泥页岩, 渗透水压, 剪切?渗流耦合, 试验系统, 力学特性

Abstract:

 In order to explore the evolution law of the shear-seepage characteristics of the rock mass in the high pressure hydraulic infiltration zone and fluctuation zone under the coupling action of pressure shear load and fluid infiltration, a new shear-seepage coupling test and shear creep-seepage coupling test were performed on saturated argillaceous shale under different injection water pressures using a new rock shear-seepage coupling test system. The test results show that: 1) With the increase of injection water pressure, the peak shear strength, peak normal deformation and shear creep failure strength of saturated argillaceous shale decrease, which indicates that injection water pressure has a degradation effect on the mechanical strength of rock samples. 2) During the shear-seepage coupling test, the shear stress and normal deformation of the rock sample have obvious up and down fluctuations at the end of the linear elastic change, accompanied by the outflow of water. The sudden changes of shear stress and normal deformation have time-dependent consistency. 3) During the shear creep-seepage coupling test, the seepage rate of water is positively correlated with the injection water pressure. With the increase of the applied level of shear load, the creep deformation of the rock sample is larger and the cumulative amount of seepage water per unit time also increases.

Key words: argillaceous shale, injection water pressure, shear-seepage coupling, test system, mechanical properties

中图分类号: 

  • TU452
[1] 孙杰豪, 郭保华, 田世轩, 程坦, . 峰前循环剪切作用下岩石节理剪切力学特性[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 52-62.
[2] 陈光波, 张俊文, 贺永亮, 张国华, 李谭, . 煤岩组合体峰前能量分布公式推导及试验[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 130-143.
[3] 刘博, 徐飞, 赵维刚, 高阳, . 隧道工程结构模型试验系统研究综述与展望[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 452-468.
[4] 周辉, 宋明, 张传庆, 杨凡杰, 路新景, 房后国, 邓伟杰, . 三轴应力下水对泥质砂岩力学特性 影响的试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2391-2398.
[5] 刘成禹, 郑道哲, 张向向, 陈成海, 曹洋兵, . 冻融温变速率对岩石受载特性的影响规律[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2071-2082.
[6] 刘旭锋, 周扬一, . 多轴压缩条件下层状硬质片岩的力学特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2213-2221.
[7] 徐龙飞, 翁效林, WONG Henry, FABBRI Antonin, 朱谭谭, . 温、湿控制生土三轴试验装置的研制与应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2327-2336.
[8] 钟文, 朱文韬, 曾鹏, 黄震, 王晓军, 郭钟群, 胡凯建, . 浸矿开采对离子型稀土基岩力学特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1481-1492.
[9] 彭守建, 张倩文, 许江, 陈奕安, 陈灿灿, 曹琦, 饶豪魁, . 基于三维数字图像相关技术的砂岩渗流-应力 耦合变形局部化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1197-1206.
[10] 陶志刚, 郭爱鹏, 何满潮, 张瑨, 夏敏, 王鼎, 李梦楠, 朱珍, . 微观负泊松比锚杆静力学特性及其工程应用研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 808-818.
[11] 张文博, 柏巍, 孔令伟, 樊恒辉, 岳秀, . 淋溶时间对红黏土物理力学特性的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 443-452.
[12] 姜德义, 郭朋煜, 范金洋, 陈波, 陈结, . 升温速率对高温作用后砂岩的宏细观性质影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2675-2688.
[13] 蒋宇静, 颜鹏, 栾恒杰, 陈连军, 丁根荣, . 多维天然气水合物开采模拟试验 系统的研制与初步应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(1): 286-298.
[14] 刘婕, 张黎明, 丛宇, 王在泉, . 真三轴应力路径花岗岩卸荷破坏力学特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2069-2077.
[15] 周恒宇, 王修山, 胡星星, 熊志奇, 张小元, . 地聚合物固化淤泥强度增长影响因素及机制分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2089-2098.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .