卸载速率对卸载诱发页岩滑移行为影响的试验研究

作     者：季浩奇 刘日成 蔚立元 李树忱 王晓琳 JI Haoqi;LIU Richeng;YU Liyuan;LI Shuchen;WANG Xiaolin

作者机构：中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 

出 版 物：《岩石力学与工程学报》 (Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering)

年 卷 期：2023年第42卷第8期

页      面：1959-1972页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFA0711800) 国家自然科学基金资助项目(51979272,52179118)。 

主　　题：岩石力学 卸载诱发滑移 卸载速率 节理粗糙度 摩擦因数 

摘      要：为研究卸载速率对卸载诱发页岩滑移行为的影响,利用MTS815岩石力学试验系统对接近临界应力状态下的含节理页岩进行恒轴压分级卸围压的诱发滑移试验,卸载速率分别为0.01,0.1,1和10 MPa/min。试验结果表明:(1)锯切节理面在滑移试验后表面的微凸体平均高度出现降低且粗糙度变大。随着卸载速率的增加,试样的表面粗糙度系数(JRC)分别上升了22.68%,44.82%,38.49%和49.89%。(2)试样滑移速度随着围压卸载速率的增加而增加,且在相同卸载速率下试样的准静态滑移平均速度比蠕变滑移平均速度大2个数量级。蠕变滑移平均速度分别为4.87×10^(-6),2.52×10^(-5),3.99×10^(-4)和3.29×10^(-3)mm/s,相应的准静态滑移平均速度分别为7.39×10-4,5.98×10^(-3),2.8×10^(-2)和1.2×10^(-1)mm/s。(3)试样在0.1 MPa/min卸载速率下发生滑移时的围压卸载量最小且摩擦强化效果最弱。在0.01 MPa/min卸载速率下试样的摩擦强度在长期的蠕变滑移中得到强化,在动态滑移中表现出摩擦弱化特征。试样在1和10 MPa/min的卸载速率下在较短时间内发生滑移,且试样在动态滑移中表现出摩擦强化特征。(4)根据试验结果分析卸载速率在0.1~1 MPa/min之间存在临界值,当试样在临界卸载速率下发生滑移时,围压卸载量最小,使得节理面上积聚的应变能较小,能量在滑移释放时主要作用于微凸体以突破互锁效应,因此滑移释放的能量最小且产生最小的剪切位移,这对岩体工程的安全保障具有重要意义。