岩体软弱夹层剪切蠕变试验课件

岩体软弱夹层剪切蠕变试验主讲：付小敏成都理工大学环境与土木工程学院一、概述二、试验仪器三、试验要点四、成果整理岩体软弱夹层剪切蠕变试验一、概述

1、试验目的与要求：通过试验得出：1）不同应力作用下岩体软弱夹层随时间的变形特性；2）了解软弱夹层蠕变阶段发展的特点；3）求取软弱夹层的极限长期强度指标及流变特性指标。为岩土工程的设计与施工方案提供科学的依据。一、概述2、试验原理：对同一岩性的一组试样（4～6块试样）在相同的法向应力的作用下，分别施以不同量级的剪应力，得到一簇蠕变曲线。不同量级的剪切应力对应不同的蠕变曲线形态。一、概述A、阻尼蠕变：当剪应力量级小于某一值时，蠕变变形随时间的增长趋于一稳定值，即应变速率随时间逐渐减小，最后趋于零，试件不破坏；B、非阻尼蠕变：当剪应力超出某一定值时，蠕变随时间不断增长，直至破坏。

①——瞬时弹塑性阶段；②——初始蠕变阶段；

③——等速蠕变阶段；④——加速蠕变阶段。一、概述二、试验仪器三、试验要点四、成果整理岩体软弱夹层剪切蠕变试验

单轴压缩试验可采用圆柱或方试件，最大高度为400mm，最大边长或直径300mm。二、试验仪器2）液压系统采用六通道回路液压稳压器，每通道具独立加载和油缸复位控制功能。每通道压力0～30MPa可调。

3）加载能力

二、试验仪器机号法向荷载切向荷载法向行程切向行程KNKNmmmmA机150300100100B机300600100100C机6001000100100

4）测量系统

a、荷载测量荷载采用荷载传感器测量，各单元量程同前表。

二、试验仪器垂直荷载传感器垂直荷载传感器垂直千斤顶水平千斤顶

b、位移测量采用差动变压器式高精度位移传感器测量试件变形。设置位移测量16路。其中10mm量程的12路（每机采用两垂直、两水平测点测量），另备30mm与50mm量程各2路，主要用于主机（B）的大量程剪切位移测量。二、试验仪器垂直位移传感器1垂直位移传感器2c、各路荷载和位移测量值均由专用计算机的数据采集系统自动采集。二、试验仪器一、概述二、试验仪器三、试验要点四、成果整理岩体软弱夹层剪切蠕变试验1、试验前准备工作1）原状试样现场采制

a、软弱夹层厚度大于2cm时，用环刀切取原状试样。

b、软弱夹层厚度小于2cm时，用取样机，切取包括软弱夹层上、下部分的坚硬岩层为整体试件。软弱夹层的面积不小于15cm×15cm；软弱夹层与上、下部分的坚硬岩层不致分离。2）原状试样室内加工用水泥砂浆使试样固定在上、下剪切盒中；剪切缝1～2mm；

剪切缝对准软弱夹层中最薄弱的层位。

三、试验要点三、试验要点3）试验应力量级预测

a、法向应力预测：软弱夹层的厚度、软硬强度以及与试样面积的比例；一般情况最大法向应力不超过0.3MPa。b、剪切应力量级预测根据软弱夹层的快剪峰值强度τp，以（0.7～0.8）τp作为试验时最终剪切应力量级预测的参考值。4）试验环境

a、保证恒温；b、保证恒湿。2、试验方法对各个试件施加不同量级的法向应力，使之固结稳定；再施加不同量级的剪应力，每一级剪应力施加后，观察并记录其剪应变值，一般历时7～10d；待稳定后，施加下一级别的剪应力。如此，逐级增加剪切应力量级，直到试件破坏。1）一组试件——4～6个；2）法向应力的级序一般采用：0.05、0.1、0.2、0.3MPa；3）施加法向应力后，固结稳定标准：变形量＜0.005mm/小时；4）每块试件施加的剪切应力一般不少于四级，最后一级剪切应力的量级约为0.8τp。5）剪切应力施加后，记录试件剪切位移的时间序列为：5min、10min、30min、1h、5h、10h、1d、2d直到试件变形稳定；6）稳定标准：剪应变～时间曲线上斜率为零。三、试验要点一、概述二、试验仪器三、试验要点四、成果整理岩体软弱夹层剪切蠕变试验1、确定长期强度指标1）概念：从物理意义上来说，岩石的应力越大，达到破坏所需的时间越短，而应力越小，达到破坏需要的时间越长。如应力小于某一临界值时，无论应力作用时间多长，岩石也不破坏。这一临界值即为极限长期强度。也就是说岩石在无限长时间内因蠕变达到破坏时的应力值，以τ∞或σ∞表示。四、成果整理1、确定长期强度指标2）绘制岩体软弱夹层在不同法向应力作用下蠕变过程的剪应变(γ)与时间(t)的关系曲线。

四、成果整理四、成果整理1、确定长期强度指标3）根据试样的法向应力σn和极限长期强度τ∞值，在直角坐标系上绘制曲线，由此可求得岩体软弱夹层的蠕变极限长期强度参数C∞、φ∞。四、成果整理2、剪切模量的时间效应根据剪应力τ与剪应变γ曲线中直线段斜率可确定剪切模量G(τ/γ)。t很短（相当于快剪）时，G为瞬时剪切模量G0，随着t增长，G降低，为蠕变剪切模量。泥化夹层：

Gt＝ab-t＋G∞式中：

G∞—极限长期剪切模量

a、b－为待定参数。四、成果整理3、确定粘滞系数岩石的流动特性采用粘滞系数来表征，与剪应力及极限长期强度有下列关系：四、