加锚节理岩体的宏细观剪切蠕变特性及本构模型研究主要结论

在加锚节理试件剪切蠕变试验中,试件瞬时蠕变变形量和衰减蠕变时间随法向应力线性变化,且瞬时蠕变变形量与应力呈负相关,衰减蠕变时间与应力呈正相关。通过绘制不同法向应力下剪切应力-位移的等时曲线簇,得到试件长期强度的相关规律:试件长期强度随法向应力的提高而增加,其原因为法向应力的提高增加了试件的延性,从而增强试件抵抗剪切变形的能力,使试件长期强度提高。通过对不同试件剪切蠕变分析,说明时间因数M为试件固有属性,且时间因数M随着试件强度的增加而提高;通过时间因数M,能够得到试件相应孔隙体积分数f,从而实现对试件裂隙的定量描述。

通过在传统西原模型基础上串联GTN模型,得到能够描述试件弹黏塑性变化全程的复合流变模型,通过验证、对比可知,复合流变模型与传统西原体均可描述试件剪切蠕变的衰减、稳态阶段,但复合流变模型能更好地分析试件加速阶段,以定量分析的方式研究试件的破坏,从而为深部加锚节理岩体的研究提供理论支撑。(www.xing528.com)

试件的节理倾角不同,其力学特性的劣化程度也不同,随着倾角增大,呈现出先减后增的变化趋势,无论有无锚杆的加固,节理倾角为45°的试件其剪切强度都是最高的,倾角为0°的节理试件的剪切强度都是最低的,倾角为30°和倾角为60°的节理强度都比较接近,介于0°～45°,不同节理倾角的节理试件剪切强度的变化规律为:45°＞60°≈30°＞0°;在节理倾角相同的条件下,与无锚节理试件相比,加锚节理试件剪切蠕变力学特性均有所提升,锚杆提高了试件发生不稳定破坏的蠕变阈值;无论是瞬时变形还是蠕变变形,加锚节理试件相比无锚节理试件都有明显的改善效果,特别是对试件的瞬时变形抑制效果极其显著;对CT扫描得来的图像运用灰度处理、图像去噪、边缘检测以及阈值分割等方法对图像进行处理,选取同一断层,对不同节理倾角加锚节理试件的裂隙率进行计算。对比得到,加锚节理试件的裂隙增量与其长期抗剪强度的变化趋势呈负相关;对处理后的CT图像进行三维重构,获得了不同节理倾角的重构试件。从体形维数、体密度和灰度值3个角度对重构试件进行计算和分析,研究了加锚节理试件的长期抗剪强度与体形维数、体密度和灰度值之间的关联性,为加锚节理岩体长期抗剪强度的研究提供了一个新的方向。