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岩石节理面应力–渗流耦合剪切流变试验系统的研制与应用

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岩石力学与工程学报 2021年第9期40卷 1729-1738页

作者：陈卫忠隋群王鲁瑀解佩瑶田云中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

为了研究岩石节理面在不同应力和渗流耦合条件下的长期力学特性,自主研制岩石节理面应力-渗流耦合流变试验系统,主要由主机、垂向、剪切伺服加载系统、剪切盒、渗流控制系统以及数据动态采集系统等部分组成,通过配备专门设计的剪切盒装... 详细信息

为了研究岩石节理面在不同应力和渗流耦合条件下的长期力学特性,自主研制岩石节理面应力-渗流耦合流变试验系统,主要由主机、垂向、剪切伺服加载系统、剪切盒、渗流控制系统以及数据动态采集系统等部分组成,通过配备专门设计的剪切盒装置,能保证节理面在剪切或者剪切流变试验过程中提供最大5 MPa渗透压力,试样的密封方面既考虑了胶套在围压的作用下对试样周围的包裹实现防渗,同时采用主动与被动加载相结合的方式,满足圆形压头与立方体岩样紧密贴合,使得试验过程中节理面在应力渗流耦合剪切流变过程中不发生侧向渗漏。剪切加载可以实现上下任意一块试样固定,而对另一块进行剪切,也可以实现2个方向同时产生剪切位移;满足常法向应力(CNL)、常法向位移(CNV)下结构面剪切或剪切流变试验研究;并实现结构面剪切条件下渗透率的动态测量;该试验机还可开展结构面应力-渗流耦合作用下不同水力梯度和渗透压的剪切流变试验,并开展含节理面花岗岩在不同边界条件下的各类试验,验证了该系统的准确性和可靠性,为节理面应力-渗流耦合剪切流变特性研究提供了支撑,对丰富和完善岩石节理面应力-渗流耦合流变特性理论研究有一定的指导作用。

关键词：岩石力学节理面应力–渗流耦合剪切流变

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岩体结构面剪切流变试验及模型参数反演分析

岩土力学 2009年第1期30卷 99-104页

作者：朱珍德李志敬朱明礼王青河海大学岩土工程科学研究所南京210098 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的实际情况,采用弱面直剪流变仪对组成隧洞围岩的主要岩样(板岩、大理岩)进行了含软弱夹层岩石的剪切流变试验,得出岩石夹层的剪应力-剪切位移时程曲线。通过对岩石夹层试验结果的分析,得出了... 详细信息

针对锦屏二级水电站地下洞室群围岩富含节理的实际情况,采用弱面直剪流变仪对组成隧洞围岩的主要岩样(板岩、大理岩)进行了含软弱夹层岩石的剪切流变试验,得出岩石夹层的剪应力-剪切位移时程曲线。通过对岩石夹层试验结果的分析,得出了岩石的长期强度参数,与快剪试验获得抗剪强度参数相比较发现长期抗剪强度参数有所降低,且凝聚力对剪切流变特性的影响略高于内摩擦系数。最后通过对6种模型的拟合分析,得出了适合岩石夹层的标准线性体流变模型,在此基础上通过反演分析得到了岩石夹层标准线性体黏弹-塑性剪切流变模型,并反演了该模型的参数。

关键词：锦屏二级水电站剪切流变长期强度凝聚力

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龙滩水电站泥板岩剪切流变力学特性研究

岩土力学 2007年第5期28卷 895-902页

作者：杨圣奇徐卫亚杨松林河海大学岩土工程研究所南京210098

利用岩石剪切流变仪,对龙滩水电站泥板岩进行了剪切流变试验,分析了泥板岩剪切位移随时间的变化规律,探讨了不同应力状态下剪切流变速率的变化趋势,讨论了岩石剪切强度随时间的变化规律。将非线性流变元件(NRC模型)与西原模型串联起来,... 详细信息

利用岩石剪切流变仪,对龙滩水电站泥板岩进行了剪切流变试验,分析了泥板岩剪切位移随时间的变化规律,探讨了不同应力状态下剪切流变速率的变化趋势,讨论了岩石剪切强度随时间的变化规律。将非线性流变元件(NRC模型)与西原模型串联起来,建立了新的能够描述加速流变特性的岩石非线性流变模型。采用泥板岩剪切流变试验曲线,对建立的黏弹塑性剪切流变模型进行了辨识,获得了岩石黏弹塑性剪切流变模型的材料参数,流变模型与试验结果的比较显示所建模型的正确性与合理性。

关键词：岩石力学泥板岩剪切流变非线性流变元件(NRC模型) 非线性剪切流变模型

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紫红色泥岩剪切流变力学特性分析

岩石力学与工程学报 2012年第A01期31卷 2796-2802页

作者：胡斌蒋海飞胡新丽郭利娜王新刚中国地质大学工程学院湖北武汉430074

针对五里堆2#滑坡内的巴东组T2 2b紫红色泥岩,进行室内岩石剪切流变试验,对泥岩在剪切变形过程中的流变特征进行深入研究。选用五元件黏弹性剪切流变模型建立流变方程,用Origin工具函数Exp Assoc拟合泥岩具有黏弹性特征的试验曲线,确定... 详细信息

针对五里堆2#滑坡内的巴东组T2 2b紫红色泥岩,进行室内岩石剪切流变试验,对泥岩在剪切变形过程中的流变特征进行深入研究。选用五元件黏弹性剪切流变模型建立流变方程,用Origin工具函数Exp Assoc拟合泥岩具有黏弹性特征的试验曲线,确定泥岩的黏弹性剪切流变参数。同时,利用流变参数对泥岩的流变曲线进行深入分析。基于泥岩的剪切流变试验,确定泥岩的长期强度参数。与泥岩的瞬时强度参数相比,长期强度参数有所降低。因此,用长期强度参数对滑坡进行设计更能保证工程的安全性。

关键词：岩石力学泥岩剪切流变五元件黏弹性剪切流变模型长期强度参数

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岩石锚固界面剪切流变试验及模型研究

岩石力学与工程学报 2010年第3期29卷 520-527页

作者：伍国军陈卫忠贾善坡杨建平中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

大量的试验和工程实践表明:锚固系统的失效多是发生在岩土体和注浆体的锚固界面上。为此开展锚固系统界面力学特性的剪切流变试验,以研究注浆体与岩石交界面的受力机制以及锚杆锚固力在界面剪切流变过程中的变化特征。通过试验表明:在... 详细信息

大量的试验和工程实践表明:锚固系统的失效多是发生在岩土体和注浆体的锚固界面上。为此开展锚固系统界面力学特性的剪切流变试验,以研究注浆体与岩石交界面的受力机制以及锚杆锚固力在界面剪切流变过程中的变化特征。通过试验表明:在剪切面方向,随着时间的增长,同级剪应力荷载水平下剪切变形有所增加;当剪切应力水平较低时,试样剪切流变表现出初期和稳态流变,当剪切应力值超过某一界限时,剪切流变还表现出加速流变破坏阶段;随着流变时间的增加,锚杆轴向应变值有一定的增加,锚固力呈现缓慢回升的趋势;在此基础上,提出一种基于经验的非线性剪切流变模型,该模型特别考虑法向应力对剪切流变的影响,并将流变模型参数定义成剪应力水平的函数,从而能很好地描述剪切流变的初期、稳态和加速流变整个过程;为进一步验证锚固界面本构模型的正确性,采用此界面流变模型对试样3进行数值仿真的剪切流变试验51h,计算结果与试验数据非常接近,表明采用此模型是合理而有效的。

关键词：岩石力学锚固界面力学剪切流变非线性流变模型

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花岗岩剪切流变力学特性试验与模型

中南大学学报（自然科学版） 2014年第9期45卷 3111-3120页

作者：王明芳胡斌蒋海飞欧光劲甘露中国地质大学工程学院湖北武汉430074 广西地质环境监测总站广西桂林541004 四川金顶(集团)股份有限公司四川峨眉山614224 成都建筑材料工业设计研究院有限公司四川成都610011

利用JQ200岩石剪切流变仪,对西藏邦铺矿区花岗岩进行室内剪切流变试验,得到不同应力状态下花岗岩的剪切流变曲线。基于试验曲线,对花岗岩的剪切位移规律和平均流变速率进行深入的分析,确定花岗岩剪切流变的长期抗剪强度,并与瞬时抗剪强... 详细信息

利用JQ200岩石剪切流变仪,对西藏邦铺矿区花岗岩进行室内剪切流变试验,得到不同应力状态下花岗岩的剪切流变曲线。基于试验曲线,对花岗岩的剪切位移规律和平均流变速率进行深入的分析,确定花岗岩剪切流变的长期抗剪强度,并与瞬时抗剪强度作比较。采用五元件黏弹性剪切流变模型对花岗岩流变的黏弹性流变曲线进行拟合,得到模型的流变参数。然后,提出一个新的黏塑性模型(VR模型),将其与五元件黏弹性剪切流变模型串联起来,建立新的岩石黏弹塑性剪切流变模型。同时,用新的岩石黏弹塑性剪切流变模型对花岗岩流变全程曲线进行拟合。模型拟合结果和试验结果比较表明:新模型具有正确性和合理性。

关键词：花岗岩剪切流变 VR模型岩石黏弹塑性剪切流变模型

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河道淤泥气泡混合轻质土剪切流变特性及模型

土木建筑与环境工程 2017年第2期39卷 26-34页

作者：顾然顾欢达苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215000

利用剪切流变试验对以水泥为固化剂的河道淤泥气泡混合轻质土的流变特性进行了试验研究。试验结果表明,经固化处理的河道淤泥气泡混合轻质土在荷载作用下具有类似于硬粘性土的流变特征。剪切流变可以分为3个阶段:在剪应力水平较低时,剪... 详细信息

利用剪切流变试验对以水泥为固化剂的河道淤泥气泡混合轻质土的流变特性进行了试验研究。试验结果表明,经固化处理的河道淤泥气泡混合轻质土在荷载作用下具有类似于硬粘性土的流变特征。剪切流变可以分为3个阶段:在剪应力水平较低时,剪切流变曲线呈衰减稳定型;随着剪应力水平的提高,剪切流变曲线呈非稳定的等速型;当剪应力水平增大到一定程度时,剪切流变曲线呈加速型。河道淤泥气泡混合轻质土的流变性随着混合轻质土强度的提高而降低。根据试验所呈现的剪切流变规律,可以发现河道淤泥气泡混合轻质土的剪切流变符合七元件黏弹塑性剪切流变模型,模型能够比较好地描述河道淤泥混合轻质土在各种剪应力水平下的衰减、等速以及加速流变过程。

关键词：河道淤泥剪切流变流变特性剪切流变模型

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千枚岩的剪切流变特性研究

矿物岩石 2012年第4期32卷 1-6页

作者：任光明徐树峰段雪琴贾欣媛李林地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 中国水电顾问集团西北勘测设计研究院陕西西安710065 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司四川成都610059

蠕变性和时效特征是岩石的固有力学属性。岩石的流变特性是解释和分析一些地质构造现象、岩体变形破坏以及岩体长期稳定性预测的重要依据。通过对千枚岩沿片理面的剪切流变试验研究,建立千枚岩流变本构模型;并在此基础上,采用伯格斯体... 详细信息

蠕变性和时效特征是岩石的固有力学属性。岩石的流变特性是解释和分析一些地质构造现象、岩体变形破坏以及岩体长期稳定性预测的重要依据。通过对千枚岩沿片理面的剪切流变试验研究,建立千枚岩流变本构模型;并在此基础上,采用伯格斯体模型对该岩石力学参数进行了拟合分析,获取千枚岩沿片理面的长期强度及剪切蠕变本构方程,为该类岩体流变分析与计算提供了理论依据。

关键词：千枚岩剪切流变长期强度伯格斯体模型

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含水砂层的剪切流变力学特性试验分析

地下空间与工程学报 2018年第2期14卷 323-331页

作者：王芳刘晓丽王恩志刘中港魏天清清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 四川铁能电力开发有限公司成都610041

通过十字板剪切流变仪试验,得到了剪切阻力、含水量、孔隙水压力与应变速率的变化曲线。试验表明,含水砂层的流变曲线呈现稳态流变阶段和加速流变阶段。稳态流变阶段又可分为弹性变形、初始流变和非加速流变过程。初始流变过程含水量和... 详细信息

通过十字板剪切流变仪试验,得到了剪切阻力、含水量、孔隙水压力与应变速率的变化曲线。试验表明,含水砂层的流变曲线呈现稳态流变阶段和加速流变阶段。稳态流变阶段又可分为弹性变形、初始流变和非加速流变过程。初始流变过程含水量和孔隙水压力上升,后保持稳定;经过较长时间的流变后,进入非加速流变阶段,剪切阻力呈现波动下降趋势;达到屈服抗剪强度时,进入加速流变阶段,应变速率迅速增大。通过对加速流变过程曲线进行拟合,得出加载剪应力、屈服抗剪强度和应变速率的关系。分析表明,干燥细砂的抗剪强度主要来自颗粒间的摩擦力,当含水量增加时,颗粒被水分子包围,削弱了颗粒间的作用力,其流变特性就发生了明显的变化;反映这一变化过程的主要参数是屈服抗剪强度,其与加载剪应力和含水量有关。

关键词：含水砂层剪切流变含水量剪切强度应变速率