›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (11): 3085-3093.doi: 10.16285/j.rsm.2015.11.007

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

石灰岩裂隙摩擦滑动特性试验研究

钟 振1, 2, 3，胡云进1, 3   

  1. 1. 绍兴文理学院 土木工程学院，浙江 绍兴 312000；2. 美国宾夕法尼亚州立大学 岩石力学实验室，宾夕法尼亚 16802-5000； 3. 绍兴文理学院 岩石力学与地质灾害实验中心，浙江 绍兴 312000
  • 收稿日期:2014-07-14 出版日期:2015-11-11 发布日期:2018-06-14
  • 通讯作者: 胡云进，男，1974年生，博士，教授，主要从事渗流水力学和岩体力学方面的研究工作。E-mail: huyunjin@zju.edu.cn E-mail: zhongzhen@zju.edu.cn
  • 作者简介:钟振，男，1986年生，博士，主要从事岩体渗流及动力学特性方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目（No.51279177）；浙江省公益性技术应用研究计划资助项目（No.2015C31134）；绍兴文理学院科研启动项目（No.20145016, No.20145014）。

Experimental study of frictional sliding behavior of limestone fracture

ZHONG Zhen1, 2, 3, HU Yun-jin1, 3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China; 2. Rock Mechanics Laboratory, The Pennsylvania State University, Pennsylvania 16802-5000, USA; 3. Centre of Rock Mechanics and Geological Disaster, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000, China
  • Received:2014-07-14 Online:2015-11-11 Published:2018-06-14
  • Supported by:

    Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.51279177), the Applied Research Project on Public Welfare Technology of Zhejiang Province (Grant No.2015C31134) and the Scientific Research Startup Foundation of Shaoxing University (Grant Nos.20145016 and 20145014).

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1681

摘要： 为研究石灰岩裂隙的摩擦滑动特性，搭建了三轴试验系统，进行了劈裂石灰岩岩芯在湿润和干燥条件下的滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验。通过滑动-控制-滑动试验和速度步长试验分别研究了石灰岩裂隙摩擦强度的时间依赖性和滑动稳定性，并进一步分析了水对裂隙摩擦强度特性的影响，同时还通过渗透试验观察了裂隙渗透率在滑动过程中的变化。滑动-控制-滑动试验表明：裂隙的摩擦强度具有时间和应力依赖性，裂隙摩擦强度在控制时间内的下降量及重新滑动后的愈合量均与控制时长成正比，而与有效压应力成反比；此外，摩擦强度特性还明显受到水的影响。速度步长试验则表明：石灰岩裂隙摩擦强度随滑动速度的增加而增大，呈现速度强化特性。最后通过不同有效正应力下（介于1??3 MPa之间）的渗透试验发现：裂隙的渗透率不仅随有效应力的增加而急剧下降，而且在各级正应力下亦随滑动而逐渐减小。

关键词: 劈裂石灰岩岩芯, 摩擦滑动特性, 摩擦强度, 时间依赖性, 滑动稳定性, 渗透率

Abstract: In this paper, a triaxial experimental apparatus is developed to investigate the frictional sliding behavior of fissures in limestone. Slide-hold-slide (SHS) tests, velocity stepping (VS) tests and permeability tests are conducted on the limestone core samples under both dry and wet conditions. Time-dependence and sliding stability are firstly studied through SHS tests and VS tests, respectively, and then the effect of water on the frictional behavior of fissures is further analyzed. Meanwhile, the permeability of fissures is measured during the sliding process in permeability tests. SHS tests show that frictional strength of fissures exhibits significant time- and stress- dependent behavior. The decreasing magnitude of frictional strength at the controlled time and the healing magnitude after re-sliding are proportional to the controlled time intervals, but inversely proportional to the effective confining stress. In addition, the frictional behavior is obviously influenced by water. However, VS tests demonstrate that frictional strength of limestone increases with increasing sliding velocities, which indicates the velocity-strengthening behavior. Finally, it can be seen from a series of permeability tests under varied effective normal stresses from 1 to 3 MPa is carried out, the permeability declines sharply with the increase of effective confining stress, and even decreases gradually with sliding process at each level of effective confining stress.

Key words: split limestone core, frictional sliding behavior, frictional strength, time-dependent behavior, sliding stability, permeability

中图分类号: 

  • P 642.3
[1] 杨福见, 胡大伟, 田振保, 周辉, 卢景景, 罗宇杰, 桂树强, . 高静水压力压实作用下疏松砂岩渗透 特性演化及其机制[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 67-77.
[2] 丁长栋, 张杨, 杨向同, 胡大伟, 周辉, 卢景景, . 致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率 演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3300-3308.
[3] 王辰霖, 张小东, 杜志刚, . 循环加卸载作用下预制裂隙煤样渗透性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2140-2153.
[4] 刘 健, 陈 亮, 王春萍, 马利科, 王 驹. 一种非稳态气体渗流条件下岩石渗透特性 参数计算方法及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1721-1730.
[5] 李 军, 张 杨, 胡大伟, 周 辉, 卢景景, 吕 涛, 史林肯, . 花岗岩三轴循环加卸载条件下的气体渗透率[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 693-700.
[6] 东振, 申瑞臣, 薛华庆, 陈艳鹏, 陈姗姗, 孙粉锦, 张福东, 刘人和, 彭涌, . 考虑滑脱效应的低阶煤动态渗透率预测新模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4270-4278.
[7] 荣腾龙, 周宏伟, 王路军, 任伟光, 王子辉, 苏腾, . 采掘扰动与温度耦合影响下工作面 前方煤体渗透率模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4289-4298.
[8] 李玉丹，董平川，周大伟，吴子森，汪 洋，曹 耐. 页岩气藏微裂缝表观渗透率动态模型研究[J]. , 2018, 39(S1): 42-50.
[9] 王 伟，方志明，李小春, . 沁水盆地煤样静水压力下渗透率实验及模型分析[J]. , 2018, 39(S1): 251-257.
[10] 冯上鑫，柴军瑞，许增光，覃 源，陈 玺. 基于核磁共振技术研究渗流作用下土石混体细观结构的变化[J]. , 2018, 39(8): 2886-2894.
[11] 刘 超，张东明，尚德磊，赵宏刚，宋真龙，俞 欢, . 峰后围压卸载对原煤变形和渗透特性的影响[J]. , 2018, 39(6): 2017-2024.
[12] 段敏克，蒋长宝，俞 欢，陆天宇，钮彬炜，孙东玲,. 分级加-卸载条件下原煤的渗透及能耗特征研究[J]. , 2018, 39(4): 1346-1354.
[13] 荣腾龙，周宏伟，王路军，任伟光，郭依宝，. 开采扰动下考虑损伤破裂的深部煤体渗透率模型研究[J]. , 2018, 39(11): 3983-3992.
[14] 徐杨梦迪，刘建锋，徐慧宁，邹 航，胡常胜，李佳伟，. 含杂质盐岩加载全过程的渗透试验研究[J]. , 2017, 38(S1): 402-408.
[15] 尹洪武，马洪岭，施锡林，杨春和，. 盐穴储气库泥岩夹层渗透性测试新方法[J]. , 2017, 38(8): 2241-2248.
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[1] 吴昌瑜，张 伟，李思慎，朱国胜. 减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3181 -3187 .
[2] 陈红江，李夕兵，刘爱华. 矿井突水水源判别的多组逐步Bayes判别方法研究[J]. , 2009, 30(12): 3655 -3659 .
[3] 和法国，谌文武，韩文峰，张景科. 高分子材料SH固沙性能与微结构相关性研究[J]. , 2009, 30(12): 3803 -3807 .
[4] 雷永生. 西安地铁二号线下穿城墙及钟楼保护措施研究[J]. , 2010, 31(1): 223 -228 .
[5] 肖 忠，王元战，及春宁，黄泰坤，单 旭. 波浪作用下加固软基上大圆筒结构稳定性分析[J]. , 2010, 31(8): 2648 -2654 .
[6] 柴 波，殷坤龙，陈丽霞，李远耀. 岩体结构控制下的斜坡变形特征[J]. , 2009, 30(2): 521 -525 .
[7] 赵洪波，茹忠亮，张士科. SVM在地下工程可靠性分析中的应用[J]. , 2009, 30(2): 526 -530 .
[8] 徐 扬，高 谦，李 欣，李俊华，贾云喜. 土石混合体渗透性现场试坑试验研究[J]. , 2009, 30(3): 855 -858 .
[9] 邓华锋，张国栋，王乐华，邓成进，郭 靖，鲁 涛. 导流隧洞开挖施工的爆破振动监测与分析[J]. , 2011, 32(3): 855 -860 .
[10] 谭峰屹，邹志悝，邹荣华，林祖锴，郑德高. 换填黏性土料工程特性试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 154 -157 .
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