金川三矿区软岩流变试验研究

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岩石流变是岩土工程围岩失稳破坏的重要原因之一。近二十年来,在岩石力学领域中,对岩石流变的研究引起人们广泛的兴趣。岩体随时间变化的流变力学特性,对于坚硬完整的岩体或许在大多数情况下可以忽略。但是,位于青藏高原东北缘走廊过渡带与中朝准地台两大构造单元的复合部位的金川矿地处高应力区,节理裂隙发育,矿岩破碎,且具有显著流变性。因此,对于金川矿和类似金川矿条件的软弱复杂矿岩条件的工程建设,只有掌握了岩体的流变特性,才能对工程进行合理的设计,确保工程施工安全,减少维护和管理的费用。 本文共分七章,第一章是绪论,说明了进行本次试验研究的目的和意义;第二章是岩石流变特性研究的发展,阐述了流变学发展的历史,对于岩石流变学的主要理论和模型进行了比较详尽的描述;第三章是金川三矿区岩石蠕变试验研究,介绍了本次试验的一些基本情况,该试验在中南大学岩土力学流变试验室进行,采用的是长春朝阳公司生产的RYL-600微机控制岩石流变仪,对金川三矿区的五种岩石共15个试样进行了历时近半年的蠕变试验。这五种岩石类型分别是:A2贫矿,二辉橄榄岩,混合岩,氧化矿,大理岩(蛇纹石化)。为了更好的反映施工过程中岩体所受荷载或围岩应力随施工进度或程序逐渐改变的这个事实,本次试验采用分级增量循环加卸载的方式进行;第四章是试验数据处理与分析,为了真实的反映岩石试件本身的实际力学行为,在进行数据处理时,考虑了加载历史的影响。同时由于数据量大,所以编制了相关程序来对数据进行筛选;第五章是蠕变模型分析及参数拟合,经过对蠕变试验数据和蠕变试验曲线特征的深入分析和研究发现,该矿岩石的蠕变特性可以采用改进的西原正夫模型进行描述。分析了该模型的特点,并编制了相关试验数据处理程序,对蠕变模型参数进行了最小二乘拟合,并将所得的理论曲线与实验曲线相比较。结果表明,矿岩蠕变理论曲线与金川三矿区矿岩蠕变试验曲线基本吻合,该蠕变模型能较好的描述该矿岩石的蠕变特性;第六章是蠕变破坏机理电镜实验研究,为了对岩样的蠕变破坏机理进行更加深入的研究,对岩样蠕变试验破坏断口进行了电镜扫描分析,经过对电镜扫描图像的分析比较,得到了岩石的细观破坏的多种力学机制;第七章是结论。由于金川矿围岩条件的特殊性,研究金川矿山岩体力学问题,无疑会对金川乃至我国矿山岩体力学理论的发展与工程经验的积累起到积极的推动和促进作用。
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