[發明專利]一種空心圓柱巖石試樣模擬有壓隧道滲流變形的試驗方法

有效

• 申請號: 202010836699.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111982779B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王偉;張寬;曹亞軍;朱其志;談小龍;陳超;汪濤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 馬進

本發明公開了一種空心圓柱巖石試樣模擬有壓隧道滲流變形的試驗方法，包括以下步驟：從完整巖塊中獲取巖芯并對巖芯進行加工，得到巖石標準試樣；對所述巖石標準試樣進行蠕變力學試驗，獲得各級圍壓和對應的穩態環向應變率值；根據滲壓變化值、各級圍壓和各級穩態環向應變率值繪制穩態環向應變率?應力水平關系曲線和穩態環向應變率?滲壓水平關系曲線；根據所述穩態環向應變率?應力水平關系曲線和穩態環向應變率?滲壓水平關系曲線獲取隧道受壓條件下變形滲流關系。本發明方法簡單有效，使用空心圓柱試樣實現了局部隧道的壓力模擬情況，可為工程施工和長期運營提供參考。

技術領域

本發明涉及巖石力學與工程技術領域，特別是涉及一種空心圓柱巖石樣模擬有壓隧道滲流變形的試驗方法。

背景技術

隨著我國隧道建設、礦山建設等地下工程建設的快速發展，地下工程施工安全與穩定得到越來越廣泛地重視。施工過程中的不確定因素，嚴重影響施工安全，隧道上部工程擾動與荷載施加會對隧道變形產生較大影響，且隧道局部受壓下變形滲流的變化情況難以測量，危害工程安全。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種空心圓柱巖石樣模擬有壓隧道滲流變形的試驗方法，以解決現有技術中存在的變形滲流的變化情況難以測量的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種空心圓柱巖石試樣模擬有壓隧道滲流變形的試驗方法，包括以下步驟：

從完整巖塊中獲取巖芯并對巖芯進行加工，得到巖石標準試樣；

對所述巖石標準試樣進行蠕變力學試驗，獲得各級圍壓和對應的穩態環向應變率值；

根據滲壓變化值、各級圍壓和各級穩態環向應變率值繪制穩態環向應變率-應力水平關系曲線和穩態環向應變率-滲壓水平關系曲線；

根據所述穩態環向應變率-應力水平關系曲線和穩態環向應變率-滲壓水平關系曲線獲取隧道受壓條件下變形滲流關系。

進一步的，所述巖石標準試樣為空心圓柱形；所述巖石標準試樣的尺寸為內徑25mm、外徑50mm、高100mm。

進一步的，所述蠕變力學試驗通過全自動三軸流變伺服儀進行。

進一步的，所述蠕變力學試驗的圍壓采用恒定低軸壓下分級加載的方式形成。

進一步的，所述分級加載的方式如下：

所述分級加載過程中的恒定低軸壓用于模擬隧道水平向的低側應力，同時略大于滲壓的低軸壓加載與巖樣內壁涂抹的不透水材料相結合，可以在一定程度上控制水在巖樣內的側向滲流，保證水在巖樣中的豎向滲流；蠕變極限應力的大小為瞬時峰值強度的20%～30%，施加的第一級應力為瞬時峰值強度的5%～10%；在多級逐級加載的過程中，逐級增加每級應力增量直至應力荷載達到或接近蠕變極限應力，然后逐級減少每級應力增量；每級應力增量的施加量為0.1cm³/min。

進一步的，所述穩態環向應變率-應力水平關系曲線的繪制方法包括：將各級圍壓值作為橫坐標，各級穩態環向應變率值作為縱坐標，繪制于平面直角坐標系上；用函數對繪制于平面直角坐標系上的數據進行擬合，得到穩態環向應變率-應力水平關系曲線。

進一步的，所述穩態環向應變率-滲壓水平關系曲線的繪制方法包括；將滲壓變化值作為橫坐標，各級穩態環向應變率值作為縱坐標，繪制于平面直角坐標系上；用函數對繪制于平面直角坐標系上的數據進行擬合，得到穩態環向應變率-滲壓水平關系曲線。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：