岩土力学 2017, 38(12) 3532-3539 DOI:   10.16285/j.rsm.2017.12.018  ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

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锦屏
大理岩
变形特征
等向压缩
渐进性破坏
脆-延性转换
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等向压缩及偏压加载下锦屏大理岩变形特性研究
彭 帅1,张希巍1,冯夏庭1,蔡 明1, 2
1. 东北大学 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110819;2. 劳伦森大学 工程学院,安大略省 萨德伯里 P3E 2C6
摘要: 以中国锦屏地下实验室工程T2b大理岩为研究对象,开展了等向压缩 试验及不同围压下的三轴偏压 加载试验,分析讨论了大理岩等向压缩体积变形特点、围压对峰后变形行为及峰前渐进性变形破坏过程的影响。试验结果表明:大理岩的等向压缩体积变形在不同围压范围内经历了一个线性-非线性-线性的变化过程。等向压缩体变曲线上存在一个拐点(敏感应力),该点的围压能在一定程度上反映其应力历史。偏压加载时峰后变形表现为脆性-半脆性-延性转化特征,峰值强度随围压变化与等向压缩体变曲线斜率发生变化的转换围压是一致的。围压对渐进性破坏过程各个阶段均会产生一定影响,除偏差闭合应力阈值外,其余各特征偏应力阈值均随围压近似呈线性增加关系。在等向压缩和偏压加载时出现了2次裂隙闭合过程。试验成果对进一步研究硬岩的变形破坏机制、防治深部地下工程灾害具有一定参考价值。
关键词 锦屏   大理岩   变形特征   等向压缩   渐进性破坏   脆-延性转换  
Deformation behavior of Jinping marble under isotropic compression and deviatoric stress loading conditions
PENG Shuai1, ZHANG Xi-wei1, FENG Xia-ting1, CAI Ming1, 2
1. Key Laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang, Liaoning 110819, China; 2. Bharti School of Engineering, Laurentian University, Sudbury, Ontario P3E 2C6, Canada
Abstract: Isotropic compression and conventional triaxial compression experiments are performed on the T2b marble samples taken from Jinping underground laboratory, China, and some issues related to the isotropic compression deformation characteristics, the effect of confining pressure on the post-peak behavior and the pre-peak progressive failure process have been analyzed and discussed. The test results show that the volumetric strain under isotropic compression presents a linear-nonlinear-linear change when subjected to a confining pressure increase. An apparent volume change inflection point (sensitive stress) is observed, which can be related to stress history. There is a brittle-semi brittle-ductile transition trend with increasing confining pressure in the results of the conventional triaxial tests, and the change of the strength is consistent with the change of the isotropic compression curves which is in isotropic pressure vs. volumetric strain plot. Furthermore, the increased confining pressure has an effect on each stage of the progressive failure process, and other stress thresholds of the marble increase approximately linearly with the confining pressure except the crack closure deviatoric stress threshold. The initial crack closure process of the marble occurs twice, one under isotropic compression and the other under the deviatoric stress loading condition. The above results of Jinping T2b marble is valuable for achieving a better understanding the rock failure mechanism and preventing disasters in deep underground engineering.
Keywords: Jinping   marble   deformation behaviour   isotropic compression   progressive failure   brittle-ductile transition  
收稿日期 2017-03-22 修回日期  网络版发布日期  
DOI: 10.16285/j.rsm.2017.12.018
基金项目:

国家自然科学基金项目(No.11572083);高等学校学科创新引智计划资助(No.B17009)。

通讯作者: 张希巍,男,1976年生,博士,副教授,主要从事硬岩在真三轴条件下破裂机制方面的研究工作。E-mail: zhangxiwei@mail.neu.edu.cn
作者简介: 彭帅,男,1993年生,硕士,主要从事岩石流变特性方面的研究工作。
作者Email: pengshuai_neu@163.com

参考文献:
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