加卸载条件下石英岩蠕变–渗流耦合规律试验研究

作     者：江宗斌 姜谙男 李宏 王善勇 JIANG Zong-bin JIANG An-nan LI Hong WANG Shan-yong

作者机构：大连海事大学道桥研究所辽宁大连116026 大连理工大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁大连116026 澳大利亚纽卡斯尔大学土木系 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2017年第39卷第10期

页      面：1832-1841页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51678101) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(3132014326) 国家基础研究计划("973"计划)项目(2011CB013503) 

主　　题：循环加卸载 蠕变–渗流耦合 渗透率 体积应变 单元安全指标 

摘      要：以大东山隧道的石英岩为研究对象,进行循环加卸载条件下岩石蠕变–渗流耦合试验,分析了岩石加卸载过程中的蠕变、渗透性变化规律和渗流–蠕变耦合机理,得到压密阶段、裂纹扩展阶段和裂纹贯通阶段岩石体积应变的发展规律,总结了渗透率与体积应变之间的关系。试验表明:轴向荷载0~50 MPa为压密阶段,继续加载则产生不可恢复变形,当达到160 MPa时蠕变曲线进入加速段;随着轴向荷载水平的增加,渗透率总体趋势先降低后增高,最小值出现在最大压密点,蠕变过程进入加速段以后渗透率急剧增大。采用FLAC3D中的Cvisc模型为蓝本,以体积应变为桥梁建立ZSI(zone state index)与渗透率的关系,自主开发了基于应变软化的改进非线性蠕变西原模型,对试验结果进行验证。数值模拟表明:靠近进水端的渗透率比出水端变化快,不同应力下ZSI值云图的破损区与试验中岩样的V型剪切带破坏模式基本一致,渗透率的理论曲线与计算曲线吻合较好。说明提出的模型能够很好地反映加卸载条件下岩石蠕变–渗流耦合特性和局部破坏规律。