某露天矿区全风化花岗岩原位试验研究

针对南方某露天矿区全风化花岗岩进行现场原位试验,选择制备了3组代表性的全风化花岗岩试体,通过设计堆载对试体加载不同垂直荷载的正应力、水平剪应力,直至剪切破坏的试验,对试验数据整理分析,获得正应力σ和正应变ε曲线图、剪应力τ和剪应变ε曲线图,用最小二乘法回归得出抗剪强度曲线图和C、φ值及相关系数R;根据试验施加的单位压力P和实测的岩体变形S,绘制P-S关系曲线,得出弹性(变形)模量。为采场边坡稳定性计算分析提供更符合实际的岩土力学参数,也为工程中遇到类似的风化花岗岩时提供参考。     

基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用

 受Hoek对泥砂岩地质强度指标(GSI)图研究的启发,在野外工作和室内试验的基础上,尝试建立一个基于矿物结构与钻探的花岗岩GSI量化取值图：(1) 该图引进岩石矿物结构、完整岩芯长度、节理条件等参数来对GSI取值进行量化;(2) 用典型完整岩芯照片代替GSI取值图里岩体结构的素描图,并结合野外岩芯RQD、采芯率、岩体结构等特征对该照片进行描述。根据Hoek-Brown准则,利用该GSI图计算出花岗岩的弹性模量E,其与勘察单位给出的E值最小误差为0.11 GPa,说明该图具有一定的科学性,可用于钻探的场地花岗岩体力学参数估算。     

低渗透岩石三轴压缩过程中的渗透性研究

 采用岩石全自动三轴伺服仪,对低渗透花岗岩进行考虑渗透水压作用的三轴渗流–应力耦合试验。基于试验结果,研究花岗岩在不同围压和渗压下的渗透特性,分析岩石应力、应变变化过程中渗透率随围压、渗压和体积应变的变化规律。试验结果表明：岩石的应力–应变关系具有典型的脆性特征,渗压相同围压不同时,岩石强度随围压增大而增加;围压相同渗压不同时,较低的渗压对低渗透岩石强度影响不明显。岩样体积应变经过压密和扩展2个阶段,最大体积压缩应变随着围压的增加而增加,而岩样渗透率最小值并未出现在最大压密处,而是出现在体积应变拐点前,约在最大压密体积应变的95%处,并给出渗透率与体积应变的关系式。     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征.卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷(主)方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征.而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张...     

深部花岗岩中天然开启节理剪切性能试验研究

针对取自中国高放废物地质处置首选预选区深部花岗岩中的天然开启节理,基于室内试验对其剪切性能进行了测试分析。首先开展了垂直于节理面的压应力循环加卸载测试,之后在不同压应力条件下开展了天然节理直剪试验。同时,借助三维激光扫描技术获得了剪切面精确面积,并实现了节理面粗糙度评价。测试结果表明:在对应的深部地应力条件下,天然开启节理处于压密状态,且压应力幅值的变化不会使得开启节理产生不可恢复的变形;同一条节理在室内试验尺度上的剪切性能具有一致性,不同深度处节理的剪切性能也具有相似性;节理粗糙系数(JRC)与剪切强度参数之间未发现明显的相关关系。上述研究结论以及获得的Mohr-Coulomb强度参数可以为后续现场试验和数值分析提供初步依据。     

花岗岩高应力状态脆延破坏细观力学强度特性

通过花岗岩的单轴试验、颗粒流程序和编制的fish语言程序获得了细观力学参数,并进行了不同围压下的花岗岩脆性破坏和延性破坏强度试验,分析了4种强度准则对脆延破坏强度的拟合与预测效果,得到如下结论:随着围压增加,屈服阶段增长,峰值强度提高,峰后软化效应减小,花岗岩由脆性破坏逐渐转变为延性破坏,脆延破坏分界围压为100 MPa;对花岗岩脆延破坏强度的整体拟合和预测精度,Mohr-Coulomb准则对脆性破坏强度的拟合误差最大且高估了延性破坏强度,指数强度准则拟合误差居中而低估了延性破坏强度,Hoek-Brown准则拟合精度也居中而预测结果与延性破坏强度相接近,Bieniawski准则拟合误差最小且对延性破坏强度的预测最优;花岗岩的围压影响系数随围压增加呈负指数关系减小,围压影响系数趋于定值的转折围压与花岗岩脆延破坏转化分界点对应围压基本一致,表明花岗岩脆性破坏阶段强度提高受围压影响显著,延性破坏阶段强度的单位围压提高率为定值。     

不同含水状态花岗岩断裂力学行为及声发射特征

利用MTS815 Flex Test GT岩石力学试验系统及声发射(AE)三维定位实时监测系统,对两种不同含水状态的深部细粒英云闪长岩进行了三点弯曲试验,得到烘干状态及饱水状态下花岗岩的载荷–LPD曲线、声发射振铃计数率、AE撞击数曲线。试验结果表明,在水的影响下花岗岩的断裂力学特性和声发射特征都有较大变化。饱水状态岩样的平均断裂韧度为干燥状态下的87.5%,且在试验过程中整体的变形变大,其刚度变小,脆性减弱,强度变低。在岩样三点弯曲的各个阶段,饱水岩样的声发射振铃计数率远小于干燥状态岩样;在试验过程中出现了明显的Kaiser效应。岩样以V型截面拉断破坏为主;饱和岩样声发射事件数远大于干燥岩样。研究结果对于受含水层影响的深部花岗岩岩土工程设计及施工具有重要的理论及实际指导意义。     

北山花岗岩在三轴压缩条件下的强度参数演化

 采用MTS815岩石力学试验机对北山新场深部花岗岩进行三轴循环加、卸载试验,研究岩石强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb相关理论推导与分析,探讨岩石发生屈服后的强度变化规律。在分析不同围压条件下岩石全应力–应变曲线的基础上,以塑性剪切应变为塑性参数,建立北山花岗岩黏聚力、内摩擦角和剪胀角随塑性参数变化的数学模型。研究结果表明：(1) 在损伤应力点,岩石塑性剪切应变接近于0,损伤应力可作为北山花岗岩塑性参数的零点,其亦可作为岩石强度参数演化的起点。(2) 在损伤应力点后,岩石黏聚力随塑性参数的增加呈指数函数形式衰减并最终趋近于0;内摩擦角随塑性参数的增加以对数正态函数的形式表现出先增加后减小的趋势,且岩石残余内摩擦角值与起始内摩擦角值接近。(3) 损伤应力后的岩石剪胀行为与峰后剪胀行为相似,剪胀角随着塑性参数和围压的增加而不断减小,且对低围压条件更为敏感。(4) 将建立的模型嵌入到数值模拟工具中,通过模拟岩石三轴压缩试验,可证实模型的准确合理性。     

高液限花岗岩残积土的物理特性和剪切特性

高液限花岗岩残积土广泛分布于华南地区,针对其中的含粗粒细粒土进行了物理特性和剪切强度特征的试验研究,包括土的组成和微观结构、土的物理状态、土的峰值强度和残余强度等。基于试验结果分析了细粒含水率及对土体物理状态的影响,归纳了土中粗粒含量与天然含水率之间、土的天然状态指标与抗剪强度参数之间的统计规律,探讨了应用反复剪切试验方法确定此类土残余强度的注意事项及大剪切位移时的剪应力特征。由于此类残积土具有高液限土和粗粒土的综合特征,因而需基于粗粒含量的影响来认识有关基本特性。     

江西抚州地区花岗岩残积土的试验及测试研究

依据江西电力设计院承担的抚州花岗岩残积土地区发电厂及变电站的勘察设计项目,进行各种原位试验,对试验结果与载荷试验数据进行对比分析,提出地基承载力特征值与各种试验数据的经验公式,以期更好地服务于当地的工程建设。