定向剪切应力路径下类弱胶结软岩椭圆各向异性强度准则

摘要：

地下工程开挖卸荷引起的围岩应力重分布将影响弱胶结软岩强度,导致巷道围岩产生不均匀大变形,甚至造成塌方、冒顶等安全事故.以膨润土、风积砂、石膏粉和滑石粉为原料制备类弱胶结软岩试样,利用GDS SSHCA空心圆柱扭剪仪开展主应力定向剪切试验,研究大主应力方向对弱胶结软岩应力-应变曲线、峰值应力(变)和抗剪强度的影响规律,探索主应力方向诱导的弱胶结软岩强度各向异性特征.结果表明:当0°＜α＜45°时(α为大主应力与竖直方向的夹角),试样产生轴向压应变和剪应变,且随着α的增加,试样轴向应变占比逐渐减小,剪应变占比逐渐增加;当α=45°时,试样以剪应变为主,并伴随体积扩容现象;当45°＜α＜90°时,试样受侧向挤压产生轴向拉应变与剪应变.当0°≤α≤30°时,峰值剪应力比(Tzθ/p')max随α的增加逐渐增大;而当30°＜α ≤90°时,(τzθ/p')max则随着α的增加逐渐减小;当α=30°时,(τzθ/p')max=0.81,为最大值,这表明软岩具有显著的各向异性特征.基于峰值剪应力比演化特征,假设(τzθ/p')max包络线为椭圆形,建立一个可描述弱胶结软岩各向异性的椭圆强度准则.利用三轴试验和纯剪试验确定模型参数并依据定向剪切试验结果验证模型的可靠性.研究成果可为地下工程围岩变形控制与灾害防治提供理论支撑.

关键词：岩石力学、类弱胶结软岩、各向异性、椭圆强度准则、定向剪切、峰值剪应力比

所属期刊栏目：43

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

在线出版日期：2024-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1219-1229