灰岩三轴循环力学特性及能量演化特征试验研究

摘要

岩石的三轴力学特性及变形破坏特征对于指导地下工程稳定具有重要的意义。针对徐州地铁地层中灰岩开展了常规三轴和三轴循环加卸载试验，基于围压变化，分析其应力应变曲线、强度特征、破坏模式和能量演化特征，确定了灰岩力学特性及能量演化特征。具体结论如下，围压的升高会造成灰岩的弹性模量、变形模量、峰值强度和损伤阈值均逐渐增大，破坏模式由拉伸破坏转变为剪切破坏；三轴循环加卸载下灰岩的材料属性劣化程度要低于常规三轴，裂纹的贯通网络要比常规三轴的更为复杂；循环加卸载过程中能量演化呈现不同趋势，可依据单个循环内弹性能快速降低和耗散能快速升高作为岩石破坏的前兆信息。研究结果可为徐州地铁隧道和硐室的开挖及支护提供一定的指导。

关键词

灰岩 / 三轴力学 / 变形破坏特征 / 围压效应 / 循环载荷