非贯通裂隙软岩时效力学特性研究

Soft rock is common in construction of civil engineering,which controls the stability of engineering such as slope, dam foundation and underground cavern,as we all know there are many impacts of the rock stability, such as stress state, anisotropy, size effect, joint inclination, the rheological effects appeared with time, and so on.So research on mechanical properties of soft rock under different factors becomes quite important and urgent.At present,relative theory and experimental research on soft rock were still not enough and deep,therefore,on the basis of theoretical analysis,muddy siltstone,as a typical soft rock,was selected to study the ageing mechaniacal properties of nonpenetrative fractured soft rock,considering the combined effect of the stress paths,joint inclination and unloading rate.The research was more comprehensive in test methods and conditions,consisting of triaxial instantaneous and rheological tests about the intact and nonpenetrative fractured soft rock.According to instantaneous and rheological failure strength,deformation law and failure mode of rock sample,rheological constitutive model of nonpenetrative fractured soft rock was constructed and its rheological parameters were applied in the calculation analysis of typical soft rock engineering. Meanwhile the research results had important pratical significance and application value for the long-time deformation calculation and stability evaluation of a series of rock engineering under construction.

土木工程施工经常遇到软弱岩体，这类岩体通常对边坡、坝基及地下洞室等工程的稳定性起控制作用，而影响岩体稳定性的因素众多，诸如岩体所处的应力状态、各向异性、尺寸效应、节理裂隙倾角以及随时间推移产生的流变效应等，这就使得软岩在各类影响因素作用下的力学特性研究显得十分重要和迫切，而目前对软岩的相关理论和试验研究还不够全面和深入，因此，在理论分析的基础上，特选取典型软岩-泥质粉砂岩为主要研究对象，重点在试验方案及条件方面较为全面的考虑应力路径、节理倾角及卸荷速率等因素影响下的非贯通裂隙软岩时效力学特性，进行完整及非贯通裂隙软岩的瞬时及流变三轴加卸载试验,根据岩石试样瞬时及流变破坏强度、变形规律及破坏形态，建立非贯通裂隙软岩的流变本构模型，并将其流变参数应用于典型软岩工程的计算分析中，研究成果对一系列在建的岩体工程长期变形计算及稳定性评价具有重要的现实意义和应用。

本项目采用室内试验、理论研究及数值模拟相结合的研究方法，以岩体工程中十分普遍的非贯通裂隙软岩为研究对象，进行不同裂隙特征软岩常规及流变卸荷力学研究，逐渐完善卸荷岩体力学理论体系，并积极推动工程设计中的流变力学参数取值科学化、计算准确化。对项目的整体研究方案进行了规划与设计，确定了项目的研究方法和技术路线；自主设计加工了能进行不同非贯通裂隙特征岩样制备的模具，并制备了项目研究所需的具有不同裂隙特征的非贯通裂隙软岩试样，利用岩石力学试验系统RMT-150c，完成了完整及非贯通裂隙软岩的常规三轴压缩试验，获得了试样的基本力学参数；完成了完整及非贯通裂隙软岩的三轴卸围压试验，获得了应力水平、卸荷速率及裂隙特征参数作用下岩样卸荷强度、变形及破坏特征的影响规律；利用岩石流变试验系统RLW-2000，进行了完整及非贯通裂隙软岩的三轴加卸荷流变试验试验，完成了非贯通裂隙软岩的流变特性和流变参数分析工作，分析了试样加荷及卸荷路径下的流变特性的异同点；基于非贯通裂隙软岩加速流变阶段力学特征，建立了非贯通裂隙软岩的非线性损伤流变模型，并与试验成果进行了对比验证；研究了节理岩体卸荷流变长期强度；利用FLAC3D数值模拟软件，完成了某工程坝基岩体的长期稳定分析工作。综上所述，本项目研究促进了卸荷岩体力学的理论和方法的完善以及节理岩体卸荷流变理论体系的丰富，为工程设计提供了强有力的理论支持。