卸荷损伤对砂岩力学特性影响研究

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在自然界中,岩体经过了各种地质构造运动,故现如今大部分岩体为损伤岩体。各种工程的开挖卸荷过程,对岩体产生了进一步的卸荷损伤。卸荷损伤影响着岩体的力学特性,是影响工程岩体性质的关键因素。因此,本文针对三峡库区某库岸边坡的砂岩通过室内试验开展了卸荷损伤岩样峰值强度、卸荷损伤岩样残余强度以及不同初始轴向应力水平对砂岩卸荷强度的影响研究,主要研究内容和结论如下:  1)对不同初始卸荷损伤程度砂岩进行三轴压缩试验,获得了其应力-应变曲线图,同时得到了砂岩应力-应变曲线、峰值强度、应变围压柔量、变形模量、轴向应变能密度的变化规律,并与常规三轴压缩试验的结果进行比对,分析并总结卸荷损伤程度对强度参数、变形参数、轴向应变能密度的影响规律并建立相应的关系曲线。通过观察不同初始卸荷损伤岩样的破坏裂缝图,确定了破坏模式与卸荷量之间的关系。同时,根据所得出的试验数据和结论,建立了相应的屈服准则。  2)对破坏后的不同初始卸荷损伤程度砂岩进行重复加载试验,得到了重复加载阶段的应力-应变曲线图,研究并分析卸荷损伤程度对残余抗压强度、应力-应变曲线、和破坏模式等方面的影响规律。同时提出一种新的单试件重复加载法,用于测定砂岩残余阶段抗压强度参数,进而测得不同初始卸荷损伤砂岩残余阶段抗剪强度参数。将测得的结果与常规多试件法测得的残余阶段抗剪强度进行了对比,结果表明单试件重复加载法得到的试验结果离散性明显较小,进一步论证了该方法是合理可行的。  3)对不同初始轴向应力水平砂岩进行卸荷试验,得到了其试验过程中的全应力-应变曲线,研究了砂岩卸荷强度、变形模量、应变围压柔量、轴向应变能密度和统一围压降等参数的变化规律,分析并总结轴向应力水平对强度参数、变形参数、轴向应变能密度的影响规律并建立了相应的关系曲线。根据其破坏后岩样的裂缝展开图,总结了轴向应力水平对砂岩卸荷破坏模式的影响。同时,根据所得出的试验数据和结论,建立了相应的屈服准则。  4)根据不同初始轴向应力水平砂岩的卸荷试验结果,建立了相应的卸荷本构模型,并将试验曲线与理论曲线相比较,发现所建立的理论模型可以较好地反应其应力-应变曲线变化规律。
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