【摘 要】
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随着我国西南地区露天矿山开采规模的不断扩大,在矿山边坡中揭露了大量的软弱夹层（软岩）。该类软弱夹层力学特性差,蠕变效应明显,往往是造成边坡失稳的“罪魁祸首”,尤其是在雨水的反复浸泡-疏干作用下,其蠕变特性极为显著,这对矿山高陡边坡的长期稳定性造成了十分不利的影响。本文基于该实际工程背景,自主研制了一套可模拟降雨反复作用的软岩剪切蠕变试验系统;利用该试验系统,以二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开
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随着我国西南地区露天矿山开采规模的不断扩大,在矿山边坡中揭露了大量的软弱夹层（软岩）。该类软弱夹层力学特性差,蠕变效应明显,往往是造成边坡失稳的“罪魁祸首”,尤其是在雨水的反复浸泡-疏干作用下,其蠕变特性极为显著,这对矿山高陡边坡的长期稳定性造成了十分不利的影响。本文基于该实际工程背景,自主研制了一套可模拟降雨反复作用的软岩剪切蠕变试验系统;利用该试验系统,以二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了1MPa渗透水/气压循环作用下的剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的剪切蠕变特性与长期强度特征,建立了可描述炭质泥页岩软弱夹层非线性蠕变特性的本构模型,并进行了参数辨识。主要研究工作如下:（1）基于矿山高陡边坡在降雨反复作用下的实际工程背景,自主研发了一套软岩剪切蠕变试验系统,为在室内开展降雨渗流反复作用对软弱夹层剪切蠕变特性影响的试验研究提供了一种新方法和技术手段。（2）针对软弱夹层开展了常规剪切试验,分析了法向应力对抗剪强度与剪切变形的影响,并引入软化系数（I）定量描述软弱夹层在剪切过程中的软化现象。（3）针对软弱夹层开展了渗透水/气压循环作用下的剪切蠕变试验,分析了软弱夹层的蠕变破坏形式以及瞬时弹性模量、稳态蠕变速率随渗透水/气压循环次数n的变化规律;采用剪应力-剪切变形等时簇曲线法求取了软弱夹层的长期强度,并引入长期强度劣化度概念,表征水/气压循环次数（n）对长期强度的损伤劣化程度,探讨了水/气压循环对软弱夹层的损伤劣化机制。（4）根据软弱夹层蠕变变形特性,引入了概率论和统计学中的Weibull分布理论,构建了一个非线性粘塑性体,提出了渗透水/气压循环蠕变损伤模型,并基于剪切蠕变试验数据,对模型进行了参数辨识,拟合相关性系数R~2均在0.95及以上,验证了模型的适用性。
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