花岗岩循环加卸载试验研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:hahaxine
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在对金山江上游某水电站进行工程勘察过程中揭露了一类较为特殊的花岗岩深部变形破裂地质现象,其一定程度上制约着水电站的工程设计、施工和运营,所以这种工程地质问题是亟待研究并解决的。在全面了解水电站所在的金沙江河谷演化的基础上,设计了符合坝址区岸坡地质力学过程的循环加、卸载岩石力学试验,并按照研究深部变形破裂的基本框架和技术方法,从地质环境背景、岩石力学试验、损伤理论分析三方面对深部变形破裂成因机制进行研究分析。并取得了一些成果。1.对坝址区揭露的深部变形破裂地质现象进行系统调查,总结了其发育分布特征:(1)按发育程度可以将其分为三种类型,即轻微松弛型、中等松弛型、强烈松弛型深部变形破裂。(2)发育程度总体随着高程的增加而增强,水平埋深大致在75m~180m之间。(3)主要沿着基本与坡向平行的结构面发育。2.通过M.J.Heap和S.Vinciguerra(2008)采用对玄武岩的增幅加、卸载全过程应力-应变曲线的每条加、卸载曲线进行三次多项式拟合的方法来确定任意应力状态下的切线弹性模量。揭示了如下规律:(1)岩石损伤的方式有应力引起的微裂隙和循环荷载引起的微裂隙。(2)在高围压下,花岗岩更容易因循环荷载而发生强度劣化。(3)相比天然干燥状态下,饱和状态的花岗岩在循环荷载的作用下强度劣化更加明显。3.对天然干燥状态和饱和状态下花岗岩的弹性模量和能量演化分别进行了深入分析,得出:(1)在高地应力和地下水耦合作用下花岗岩在河谷演化过程中经历循环荷载应力路径下更容易发生强度劣化;(2)在饱和状态下储能能力会降低,而高围压状态下会加剧这种降低趋势,即更容易发生能量耗散而引起的变形破坏。4.建立基于Weibull分布的统计损伤本构模型试验数据与模型数据之间的吻合度较高,基本反映了岩石在三轴应力状态下的岩石损伤演化过程。在三维Griffith强度准则基础上推出能量准则,根据能量准则与试验数据相对比,得出天然干燥状态下岩石更为适用该准则,饱和状态下适用性会有所降低。5.深部变形破裂形成的基本条件包括物质基础与荷载条件两类。物质基础包括深部变形破裂所发育的岩性、岩体结构,而荷载条件则与所赋存的高地应力环境、特殊的卸荷方式等有关。坝区岸坡深部变形破裂是在河谷地貌形成演化过程中,伴随区域性剥蚀和河谷下切过程,岸坡岩体应力状态不断变化,从而引起岩体内部储存的应变能强烈释放,边坡岩体向临空方向产生差异回弹卸荷而形成的。
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