【摘 要】
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地下工程开挖诱发岩体损伤与破坏,进而引起岩体结构失稳是地下工程最常见的难题之一,因此岩石在受力作用下的破坏特征一直是岩石力学研究工作的重点和热点。有效的加固支护手
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地下工程开挖诱发岩体损伤与破坏,进而引起岩体结构失稳是地下工程最常见的难题之一,因此岩石在受力作用下的破坏特征一直是岩石力学研究工作的重点和热点。有效的加固支护手段是维持地下工程长期稳定的关键,而注浆是有效提升岩体力学与渗透性能、改善地下工程结构稳定的重要技术手段。本文围绕岩石受力破坏特征及破坏岩石注浆加固效应开展系列研究,研究了三轴压缩条件下黄砂岩受力破坏特征及其破坏后注浆加固体峰值强度、恢复比、强度特征等力学参数指标,深入分析了岩石受力破坏特征与注浆对受力破坏岩体的注浆加固效果。本文主要研究成果和结论有:(1)开展了不同围压下黄砂岩的受力破坏试验,结果表明0~8MPa围压条件下随着围压的增加,黄砂岩的峰值强度、峰值应变、弹性模量、变形模量呈现明显的上升趋势,围压对岩石变形与强度具有明显的控制作用;随着围压的增加,岩石破坏形式会由张拉型破坏主导向剪切型破坏主导转化,岩石破坏形式会更加协调,裂隙数目会逐渐趋于稳定;采用盒计数维数对不同围压条件下破坏的黄砂岩试样表面裂隙特征进行表征,结果表明,0~8MPa条件下分形维数分别为1.39、1.30、1.26、1.22、1.21,破坏岩样表面的分形维数随着围压的增加呈下降的趋势,岩石破坏的有序程度呈现上升的趋势,围压对岩石破坏形态具有一定控制作用。(2)对脲醛树脂浆液的粘度时变特性开展研究,研究结果表明,体积比相同时,草酸浓度越大,浆液胶凝时间越短;草酸浓度相同时,体积比越大,浆液胶凝时间越长,实际工程中应根据浆液粘度及凝固特性,选择合适的配比与草酸浓度。(3)注浆加固体强度及其恢复比均随着围压的上升呈现上升的趋势,0~8MPa围压条件下注浆加固体强度分别为7.1、17.5、31.9、32.3、43.2MPa,单轴条件下注浆加固体的恢复比大致在0.1左右,2MPa条件注浆加固体恢复比上升至0.15左右,4~8MPa条件恢复比分别为0.25、0.23、0.27,采用Mohr-Coulomb强度准则对不同围压作用下黄砂岩与注浆加固体峰值强度进行拟合,发现注浆加固体内聚力相较于完整岩石仍存在一定差距。(4)分形维数与注浆加固体强度、强度恢复比两者随围压呈现相反的趋势,分形维数随围压的增加呈下降的趋势,并且下降的趋势逐渐趋缓,分形维数趋于稳定,而注浆加固体强度、强度恢复比随围压的增加呈上升的趋势,强度恢复比上升的趋势逐渐趋缓,强度恢复比趋于稳定。
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