分级加载条件下深部灰岩蠕变试验及模型

通过对矿山深部灰岩开展分级加载单轴蠕变试验,获取了不同应力水平下轴向和径向蠕应变,基于试验结果,分析各分级应力水平下轴向蠕应变、径向蠕应变和体应变的变化规律,研究轴向和径向蠕应变与各分级总应变的比值关系,并将该比值依次定义为蠕变效应比Kz、Kh,二者之差为Kh-z。研究发现：随着应力水平的提高,各分级轴向和径向蠕应变均先增加后减小;当恒载应力小于51 MPa时,试样体积压缩, Kh-z在±0.28%范围内,表明轴向蠕变与径向蠕变效应彼此相当;当超过该应力水平后,试样扩容,Kz和Kh剧增,Kh-z由0.21%突增至2.64%,在试样发生蠕变破坏时达到峰值,表明与轴向蠕变相比,在扩容阶段径向蠕变效应更加明显。选用西原体模型来描述灰岩轴向蠕变特性,通过曲线拟合的最小二乘法求取蠕变模型参数,R2均值为0.931,拟合效果较好。     

分级加载条件下深部灰岩蠕应变特性研究

为研究深部灰岩蠕应变特性,采用GDS-VIS三轴流变仪对不同深度试样做分级加载单轴蠕变试验。基于试验结果,计算出灰岩长期强度与瞬时强度之比的均值为0.758,且深度越深比值越小;分析不同深度灰岩在各分级应力水平下轴向蠕应变增量与加载级数的变化规律,并将蠕应变增量进行一次累加,得到轴向蠕应变。结果表明:蠕应变增量随级数的增加呈现先减小后剧增的变化规律,且随深度增加,蠕应变增量达到谷底所对应的应力百分比有明显增大趋势;在分级加载过程中,随级数增加,轴向蠕应变先后呈现减速增加、等速增加和加速增加3个发展阶段;当恒载应力百分比为60%~70%时,蠕应变趋于稳定,当超过该范围后,蠕应变加速增加直至发生蠕变破坏。研究得到的这一应力百分比范围可以为识别深部灰岩是否会发生蠕变破坏提供依据。