某水电站卸荷条件下英安岩力学特性试验研究

为研究英安岩在卸荷条件下的力学特性,选取西南某水电站下坝址区英安岩为研究对象,通过对天然状态的试样进行三轴卸荷试验,得到在卸荷条件下的应力-应变曲线,分析讨论英安岩在卸荷条件下的变形特性及强度特性。结果表明,在卸荷条件下,英安岩出现侧向扩容现象;围压相同条件下,英安岩破坏时的围压差和弹性模量随卸载速率的增加而降低。研究成果对于含英安岩的工程实践提供了参考。     

冻融循环条件下岩石加卸荷力学特性研究

为了探究冻融损伤后岩石加卸荷力学特性,以砂岩为研究对象,对经历不同冻融循环次数的2种含水率砂岩进行加卸荷试验。研究结果表明:冻融作用后,砂岩受到损伤,在加卸荷作用下,裂纹的扩展方向改变,发育程度加剧,且在饱和组砂岩中表现明显;从裂纹的扩展方向和破裂面角度来看,加载状态下砂岩以剪切破坏为主,卸载状态下以张拉和剪切破坏为主;加载条件下,冻融作用对砂岩造成的损伤反映出砂岩的峰值强度损失和弹性模量损失逐渐增大,且饱和砂岩较天然砂岩略大;卸荷条件下,各循环次数砂岩卸荷变形模量与卸荷当量之间的变化规律基本一致,当卸荷当量约为80%时,变性模量下降显著,而卸荷当量保持一定时,卸荷变形模量随冻融循环次数增加而减小。另外设计的卸荷速率都较小,对变形模量影响不明显。试验结果可为寒区岩质边坡开挖工程提供借鉴。     

动力荷载下软硬互层岩体力学特征

针对动力荷载下软硬互层岩体破坏问题,以汶川水磨沟滑坡层状岩体为研究对象,依据相似理论,制作软硬互层岩质试块,开展单轴压缩及变上下限等幅值循环荷载试验,研究其动力特性及破坏过程。结果表明：随岩层倾角的增大,其破坏模式为贯通层面的张拉破坏(0°～30°)、沿层面的剪切破坏(45°～75°)及沿层面的劈裂破坏(90°),而试样的强度及应变先增后减。对于相同倾角的试样,强度随加载频率及围压增大而增大。应变随加载频率增大而减小,随围压增大而增大。加载频率的增大会导致竖向拉张裂缝贯通、破裂程度降低。     

锦屏大理岩卸荷流变变形特性试验

结合锦屏水电站引水隧洞的工程实际,采用TLW-2000岩石三轴蠕变试验机对锦屏大理岩试样进行了分级卸围压流变试验。详细分析了恒轴压分级卸围压应力路径下岩石试样的轴向及侧向应变随时间的变化规律,并探讨了卸荷流变过程中岩样的应力应变关系以及流变过程中对岩样不可恢复变形的变化规律。分析认为卸围压不仅影响岩样的瞬时变形而且对流变变形也有很大影响;与卸荷瞬时相比,流变过程中侧向不可恢复变形相对于轴向发展更快;岩样破坏前在侧向的反应要比轴向更为剧烈和明显。通过试验研究掌握了大理岩卸荷流变的基本规律,从而为进一步理论模型的研究提供了可靠的试验数据。     

冻融循环作用下凝灰质砂岩卸荷蠕变试验研究

为探究冻融循环对高寒区岩石蠕变特性的影响，以新疆维吾尔自治区哈密市Ｇ５７５东天山特长隧道凝灰质砂岩为研究对象，开展冻融循环试验、电镜扫描试验以及不同冻融循环次数条件下分级卸围压的三轴卸荷蠕变试验。试验结果表明:冻融循环对凝灰质砂岩的影响，在微观上表现为降低矿物颗粒的胶结程度，宏观上表现为裂隙扩展裂化和颗粒析出裂化两种破坏形式；对于凝灰质砂岩来说，卸荷过程和冻融循环作用都导致岩样的蠕变变形能力有所提高，且径向变形对岩样的变形破坏更加敏感，对岩样变形破坏起到控制作用。     

硬脆性岩石卸荷流变特性及本构模型研究

依托某在建大型水电站,采用保持轴向应力不变、分级卸围压方式,对硬脆性花岗岩进行蠕变试验,分析了硬脆性岩石的卸荷蠕变变形特性及宏观和微细观破裂形式。结果表明,硬脆性岩石的卸荷流变过程可分为减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个阶段,并且存在卸荷流变门槛值。岩样屈服前后,轴向应变和侧向应变关系分别符合线性函数关系和对数函数关系。低围压下岩石主要发生沿轴向的张拉性劈裂破坏,高围压下则发生沿斜截面的剪切破坏。基于对蠕变损伤演化的分析,建立了硬脆性岩石非线性粘弹塑性损伤流变模型,以便描述硬脆性岩石不同阶段的蠕变特性。     

孔压影响下坝基开挖岩体卸荷力学特性试验研究

坝基开挖及库水渗透作用严重影响重力坝的长期安全运行.以某重力坝坝基开挖卸荷岩体为对象,进行开挖卸荷作用及孔压渗透影响下的室内力学试验,开展了确定同组试样所能承受最大围压的预加载分析,得到了孔压渗透影响下不同卸荷速率条件的应力-应变曲线和分级卸荷应力-体积应变曲线.研究结果表明:卸荷阶段,应力-应变曲线斜率随着卸荷速率增...     

班达水电站下坝址卸荷带特征研究

为研究班达水电站下坝址卸荷带特征,首先介绍了卸荷的机理及卸荷带划分的研究背景,然后依据坝区工程概括及斜坡卸荷现象,分别采用裂隙张开度、波速比以及平硐地震波速指标来定量划分卸荷带,最后得到综合划分结果和卸荷带特征。结果表明:卸荷带的发育深度与高程正相关,韧性剪切带会使卸荷深度变大,左岸的卸荷程度总体上要大于右岸,山脊卸荷程度要大于山体冲沟处。     

取样卸荷对膨胀性泥岩强度与变形特性影响的试验研究

泥岩强度和变形参数是工程设计与施工控制的重要指标。为研究卸荷作用和水岩作用对膨胀性泥岩强度和变形特性的影响程度，选取南宁盆地典型膨胀性泥岩为研究对象，进行了加卸荷剪切试验和无荷膨胀率试验，在此基础上，分析了卸荷泥岩强度变化规律，探讨了水岩作用对卸荷泥岩变形特性的影响程度。试验结果表明，卸荷作用引起泥岩强度降低，压缩性增大，相比于加载条件，卸荷状态下泥岩的黏聚力明显较高，而内摩擦角则相对较小。引入卸荷比和强度损失率分析了卸荷泥岩的强度变化规律，卸荷泥岩强度损失率随卸荷比增加而增大，当卸荷比为0.7~0.8时，泥岩强度损失率最大。相对于卸荷作用，水岩作用对泥岩变形特性的影响较大，对样品的损伤约占30%~65%。研究结果表明获取试样力学参数中不能忽略取样过程对泥岩强度和变形特性的影响。     

节理软岩卸荷流变力学特性试验研究

为了解节理软岩的卸荷流变力学特性,采用RLW-2000岩石三轴流变试验系统进行了恒轴压一次卸围压的流变试验,详细分析了相同轴压不同围压以及相同围压不同轴压条件下试样轴向及侧向流变随时间的变化规律。同时分析了试样流变速率随时间的变化规律及试验后试样的破坏形态。通过试验研究掌握了一些节理软岩的卸荷流变规律,为节理岩体的本构模型的进一步研究建立了基础。     

卸荷对花岗岩残积黏性土抗剪强度的影响分析

以广州地区花岗岩残积黏性土为研究对象,通过击样法制备特定含水量试样,在不同压力下进行固结加、卸荷抗剪强度试验。对比分析试验数据,研究加、卸荷状态下花岗岩残积黏性土的抗剪强度变化,探寻应力历史对抗剪强度指标的影响,并得出相应结论。总体而言,土体的应力历史对其强度指标影响较大,由于土体卸荷路径不同,土体的卸荷抗剪强度也随之不同。残积土卸荷抗剪强度理论要比加荷土体复杂,在卸荷工程土体设计中应该采用卸荷抗剪强度指标。     

澜沧江古水水电站坝址区上游左岸边坡双向差异卸荷特征及机理

为研究双向差异卸荷的特征及机理，以澜沧江古水水电站坝址区左岸上游岸坡为例，根据野外实地踏勘查明该边坡卸荷作用的强度，将岩层分为强卸荷区、弱卸荷区和原岩区3个区。统计并分析了研究区内各硐中卸荷裂隙的产状、张开度、张开裂隙率等现场实测数据，结果表明：由于澜沧江流向发生变化，从而产生双向差异卸荷现象，拐弯处两侧整体的卸荷作用强烈，这是澜沧江持续快速下切的结果。拐弯处上游侧岩层卸荷程度强于下游一侧，具体原因：(1)上游侧坡表与岩层走向相近，裂隙数量相对更多，贯通程度更好，对卸荷作用响应更剧烈；(2)上游侧岩体发生了倾倒变形，倾倒变形后的岩体结构更加松散破碎，反过来加剧了卸荷作用。     

岩石卸荷力学特性及本构模型研究进展

近年来,国内外一些学者基于围压卸荷试验,对岩石的卸荷力学特性和本构模型进行了大量的研究,取得了丰硕的成果。卸荷条件下岩石的强度特征、变形规律和破坏模式与加载状态相比有着显著的区别,通过围压卸荷试验可以发现,卸荷条件下岩石张性裂缝发育,扩容显著,通常呈张剪性破坏,且卸荷速率、围压和应力路径等因素均对其变形破裂机制有着较大的影响。卸荷条件下岩石的本构模型通常分为唯象学本构模型和细观力学本构模型,唯象学模型忽视了岩石卸荷渐进破坏的演化机制,细观力学本构模型则未考虑微裂纹群及数学简化引起的误差等,这些问题使得未来的卸荷岩石力学研究工作充满了机遇与挑战。     

拉剪应力状态下裂隙岩体动态损伤演化

岩体开挖是一个不断卸荷、变形损伤、质量劣化的动态力学过程。卸荷状态下,拉剪复合断裂是岩体断裂中最危险的一种情况。现应用断裂力学和损伤力学,对裂隙卸荷损伤岩体的力学性质进行研究。总结拉剪应力状态下裂隙岩体损伤力学模型,分析得出：拉剪应力状态下裂隙裂化、损伤积累,损伤演化表现为＂动态损伤＂;而后以某水电站边坡的开挖卸荷为例,验证了岩体裂隙损伤贯通直至破坏的过程。     

深埋大理岩三轴加卸荷过程能量演化特征

为研究深埋大理岩加卸荷全过程的变形破坏特征,利用MTS岩石力学试验系统对锦屏深埋大理岩试样开展25、50、80 MPa 3种不同初始围压和0.01、0.1、1.0 MPa/s 3种不同卸荷速率的三轴加卸荷试验,引入能量转化参数以更好地表征峰前及峰后能量转化特征,并据此构建基于耗散能的损伤模型,深入探索大理岩加卸载破坏全过程的损伤演化状态。结果表明：大理岩在卸荷段前主要以弹性能的累积为主,卸荷开始后耗散能占主导地位。峰前卸荷过程中U_d耗散速率>U₃消散速率>U_e储存速率,与常规三轴加载相比,大理岩在峰前卸荷段的应变能转化速率大得多。峰后应力跌落段各应变能转化速率明显较峰前卸荷段大,表明峰后大理岩环向扩容加剧,弹性能在峰后快速释放。随着初始围压、卸荷速率的增大,大理岩由张拉-剪切破坏转变为以剪切破坏为主,峰后耗散能的耗散速率越快,则大理岩剪切破裂性质愈明显、脆性破坏越强、破坏程度越小。高围压可能会抑制岩石的损伤累积扩展,而高卸荷速率下大理岩试样内部裂纹扩展不充分导致其发生破裂时损伤曲线急剧上升。     

某水电站蚀变岩三轴卸荷试验研究

研究蚀变岩在卸荷过程中水对其变形和强度的影响规律。选取西南某水电站右岸坝肩蚀变岩为研究对象,通过扫描电镜获取其微观结构状态和矿物分布;然后对处于天然状态和饱水状态的2种岩样进行三轴加、卸荷试验,分析讨论不同应力路径下水对蚀变岩的应力-应变曲线、变形特性及强度特征的影响规律。结果表明,与加载试验相比,卸荷试验下岩样内聚力增高,内摩擦角减小;饱水状态下蚀变岩三轴加载、卸荷试验的强度均小于天然状态下的强度;蚀变岩遇水后强度明显降低。     

河谷下切对岸坡卸荷影响的数值模拟研究

为了解河谷下切过程中对岸坡卸荷的影响,以某水电站下坝址岸坡为研究对象,通过建立相应三维模型进行数值模拟计算,分析河谷下切过程中的应力场特征、位移场及塑性区演化特征。结果表明,河谷下切过程中,同高程处坡体内部应力水平大于坡表临空面,垂直于河道方向的位移逐渐增大,卸荷深度不断向坡体内部延伸。韧性剪切带的存在对边坡岩体的卸荷有较大影响。     

白鹤滩水电站柱状节理玄武岩卸荷损伤数值试验研究

白鹤滩水电站坝基的柱状节理玄武岩具有明显的卸荷损伤特性。为研究这类特殊岩体的卸荷损伤规律,通过变形试验和强度试验获取卸荷过程中柱状节理刚度和强度的定量表达式,并结合离散元方法提出了一种考虑岩体卸荷损伤的数值算法。在此基础上,建立了柱状节理玄武岩的离散元数值模型,开展开挖卸荷过程中柱状节理玄武岩力学特性的损伤规律研究。数值结果表明:岩体卸荷参量从6.0 MPa卸载到1.0 MPa的过程中,柱状节理玄武岩竖直向和水平向的弹性模量分别降低64.8%和86.3%;黏聚力分别降低18.3%和46.1%;内摩擦角分别降低8.4%和64.7%;柱状节理玄武岩具有显著的卸荷损伤特性,在开挖卸荷过程中变形参数和强度参数均有较大幅度的降低,且水平方向的降低程度大于竖直方向。研究成果可为工程开挖方式和支护形式的选取提供有益参考。     

卸荷工程岩体非线性模型的研究探讨

从卸荷岩体的工程地质特征、力学参数的确定、本构关系及卸荷岩体释放荷载的计算方面对卸荷工程岩体进行初步探讨。研究结果表明，卸荷工程岩体与传统的加载岩体的力学条件有本质的区别，其非线性持征更为明显。在岩体力学分析研究中，首先应划分加载区域和卸载区域，加载方向和卸载方向，加载和卸载的力学状态，然后在研究卸荷岩体工程地质特征的基础上，建立不同的物理力学模型，采用不同的物理力学参数，才能合理地分析卸荷工程岩体的强度与变形特征。     

软土卸荷强度试验方法探讨及试验研究

通过不同固结、剪切路径,对广州典型软土进行了卸荷抗剪强度试验,试验结果显示,不同的试验方法得到不同抗剪强度参数。不同试验方式下,土样卸荷后的抗剪强度指标都低于加荷下的抗剪强度指标;对基坑工程而言,采用DCU（侧向卸荷三轴试验）更符合实际情况,鉴于该试验方法较难,可采用DGK（先预压固结后卸荷至不同固结压力再进行快剪试验）得到的指标来代替。试验结果还表明：卸荷状态下土体应力应变曲线仍为双曲线形式,且曲线为加工硬化型;在相同的围压下,卸荷强度小于加荷强度;初始切线卸荷模量小于初始切线加荷模量,即用加荷下的加荷模量来代替卸荷下的卸荷模量将会使得工程偏于危险。