›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (7): 2072-2078.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同卸荷速率下岩石强度特性研究

张 凯1,周 辉1,潘鹏志1,申林方1,冯夏庭1,张元刚2   

  1. 1.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室,武汉 430071;2.兖州煤业股份有限公司,山东 邹城 273500
  • 收稿日期:2009-11-09 出版日期:2010-07-10 发布日期:2010-07-19
  • 作者简介:张凯,男,1984年生,博士研究生,主要从事流固耦合的理论和试验研究方面的工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 50979104,No. 10772190,No. 50709037,No. 50709036);中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室开放研究基金资助项目(No. Z110804)。

Characteristics of strength of rocks under different unloading rates

ZHANG Kai1, ZHOU Hui1, PAN Peng-zhi1, SHEN Lin-fang1, FENG Xia-ting1, ZHANG Yuan-gang2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Yanzhou Coal Mining Company Limited, Zoucheng, Shandong 273500, China
  • Received:2009-11-09 Online:2010-07-10 Published:2010-07-19

摘要:

卸荷条件下的岩石强度特性研究对于分析开挖作用下岩石工程的安全性具有极为重要的意义。卸荷试验中影响岩石强度的因素很多,包括岩性、卸荷点的位置、卸荷应力路径和卸荷速率等,以锦屏大理岩为对象,重点研究卸荷速率对强度的影响。提出用屈服接近速率来统一表征加荷和卸荷下的应力增加或减小的速率,通过比较加荷和卸荷条件下的屈服接近速率表明,当围压卸荷速率为常规试验轴向应力加荷速率的0.2~0.3倍时,两种应力路径下接近破坏时的屈服接近速率相当。通过2D弹塑性细胞自动机的数值试验和大理岩的室内卸围压试验来验证理论分析的结果,表明:围压卸荷速率越大,岩样的强度就越高;当卸荷速率为常规轴向加荷速率的0.2~0.3倍时,卸荷和加荷路径下的强度相当。从而得出结论:对于各种卸荷应力路径,如果卸荷点处于弹性范围内,当接近破坏时的屈服接近速率一定时,应力路径对强度的影响不明显。

关键词: 岩石材料, 卸荷速率, 卸荷试验, 强度特性, 试验研究

Abstract:

The study of strength characteristics of rocks under unloading condition is of very importance to the safety evaluation of the underground engineering. There are many factors affecting the strength in unloading test, such as lithology, initial unloading stress, unloading stress path and unloading rate, etc. Among these factors, the unloading rate is concerned in this study. Yield approach rate (YAR) is proposed to denote the stress varying rate under loading and unloading conditions. The YAR under loading and unloading conditions is almost equal when the unloading confining pressure rate is 0.2-0.3 of the loading axial stress rate in general triaxial tests. The simulation by EPCA2D (Elasto-Plastic Cellular Automaton) and the unloading test on marble indicate that the strength of the rock will increase as the unloading rate is higher and the strength under loading and unloading conditions is equal when the unloading rate is 0.2-0.3 of the loading rate. Then the conclusion can be drawn that if the YAR is given and the initial unloading stress is in the elastic state, the unloading stress path has little influence on the strength.

Key words: rock material, unloading rate, unloading test, characteristics of strength, experimental research

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[1] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣, 申发义. 冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 509-519.
[2] 赵晓彦, 万宇豪, 张肖兵. 汶马高速公路千枚岩堆积体岩块定向性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 175-184.
[3] 李志成, 冯先导, 沈立龙, . 沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 189-194.
[4] 张国凯, 李海波, 王明洋, 李晓锋, . 基于声学测试和摄像技术的单裂隙岩石 裂纹扩展特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 63-72.
[5] 侯公羽, 荆浩勇, 梁金平, 张广东, 谭金鑫, 张永康, 杨希, . 不同卸荷速率下矩形巷道变形及 声发射特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3309-3318.
[6] 周 辉, 郑 俊, 胡大伟, 张传庆, 卢景景, 高 阳, 张旺, . 碳酸性水环境下隧洞衬砌结构劣化机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2469-2477.
[7] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 考虑卸荷速率的K0固结膨胀土应力-应变行为[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1299-1306.
[8] 周 辉, 程广坦, 朱 勇, 陈 珺, 卢景景, 崔国建, 杨聘卿, . 大理岩规则齿形结构面剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 852-860.
[9] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[10] 刘方成, 吴孟桃, 杨 峻, . 土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 580-591.
[11] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 卸荷损伤原状膨胀土剪切力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4685-4692.
[12] 刘维宁, 姜博龙, 马蒙, 高健, . 周期性排桩设计频段隔振原理性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4138-4148.
[13] 吴顺川, 张敏, 张诗淮, 姜日华, . 修正Hoek-Brown准则的等效Mohr-Coulomb 强度参数确定方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4165-4177.
[14] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 原状膨胀土剪切力学特性的卸荷速率 效应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3758-3766.
[15] 张峰瑞, 姜谙男, 江宗斌, 张广涛. 化学腐蚀-冻融综合作用下岩石损伤蠕变 特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3879-3888.
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[1] 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 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 王光进,杨春和,张 超,马洪岭,孔祥云,侯克鹏. 超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究[J]. , 2011, 32(3): 905 -913 .