綠片巖力學(xué)特性試驗(yàn)研究

1密度對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度特性的影響巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度是巖石力學(xué)與其他材料的基本特征之一。巖石或巖體作為工程中一種固態(tài)材料,其自身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間及受力狀態(tài)發(fā)生一定的變化,表現(xiàn)出來(lái)就是學(xué)者們所關(guān)心的巖石或巖體的力學(xué)特性發(fā)生了變化。巖體在發(fā)生蠕變變形的過(guò)程中,由穩(wěn)態(tài)蠕變轉(zhuǎn)為非穩(wěn)態(tài)蠕變時(shí),一定存在某一臨界應(yīng)力值,當(dāng)作用于結(jié)構(gòu)面的應(yīng)力水平小于該臨界值時(shí),蠕變趨于穩(wěn)定,巖體不會(huì)破壞;而大于這一臨界值,巖體經(jīng)過(guò)蠕變最后發(fā)展為破壞,這一臨界值稱為巖石的極限長(zhǎng)期強(qiáng)度。從物理性質(zhì)上來(lái)說(shuō),巖體的所承受的應(yīng)力越大,達(dá)到破壞所需的時(shí)間越短,如果應(yīng)力小于某一值,無(wú)論作用時(shí)間有多長(zhǎng),巖體也不會(huì)破壞。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度特性的研究相對(duì)來(lái)說(shuō)還不是很多,在三向應(yīng)力作用下的長(zhǎng)期強(qiáng)度特性研究則更少一些。劉晶輝等根據(jù)軟弱夾層流變?cè)囼?yàn)和理論,提出了流變?cè)囼?yàn)中確定長(zhǎng)期強(qiáng)度的3種方法;劉沐宇和徐長(zhǎng)佑根據(jù)硬石膏的流變曲線,建立了應(yīng)力水平與試樣蠕變破壞時(shí)間的關(guān)系式,獲得的硬石膏長(zhǎng)期強(qiáng)度為瞬時(shí)強(qiáng)度的66%;Z.Szczepanik等通過(guò)對(duì)9塊花崗巖試樣進(jìn)行超過(guò)單軸抗壓強(qiáng)度80%的荷載進(jìn)行流變?cè)囼?yàn),并通過(guò)聲發(fā)射觀察其微裂縫的發(fā)展?fàn)顟B(tài),最后研究硬巖的長(zhǎng)期強(qiáng)度特性;侯宏江和沈明榮采用室內(nèi)剪切蠕變?cè)囼?yàn),通過(guò)對(duì)2組不同爬坡角的結(jié)構(gòu)面進(jìn)行剪切蠕變?cè)囼?yàn),得出不同應(yīng)力水平下的剪切蠕變曲線,并給出相應(yīng)的剪切蠕變方程;崔希海和付志亮開(kāi)發(fā)研制了重力驅(qū)動(dòng)偏心輪式杠桿擴(kuò)力加載式流變儀,并應(yīng)用該流變儀對(duì)紅砂巖的蠕變特性進(jìn)行單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,考慮巖石蠕變的長(zhǎng)期強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)巖石進(jìn)入橫向穩(wěn)定蠕變的閾值應(yīng)力來(lái)確定。本文通過(guò)對(duì)綠片巖進(jìn)行單軸和三軸常規(guī)試驗(yàn)及蠕變?cè)囼?yàn),綜合考慮不同的應(yīng)力水平、應(yīng)力路徑等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,研究在長(zhǎng)期荷載作用下,巖體的變形機(jī)制及發(fā)展破壞過(guò)程與時(shí)效特性,分析綠片巖在蠕變過(guò)程中的破壞模式以及長(zhǎng)期強(qiáng)度的確定方法。試驗(yàn)采用錦屏二級(jí)水電站取得的埋深2000m左右的巖樣,進(jìn)行單軸和三軸蠕變?cè)囼?yàn),三軸試驗(yàn)圍壓取10和40MPa,分別模擬在低應(yīng)力水平下和原巖所在位置應(yīng)力水平附近的蠕變效應(yīng)。2試驗(yàn)方法和儀器本次試驗(yàn)所采用的巖樣取自錦屏二級(jí)水電站輔助交通洞B洞西端6#橫通道,取樣里程約為BK3+065,該位置埋深約為1600m,地應(yīng)力約為42MPa。該處綠片巖具有片狀構(gòu)造,含灰白色大理巖條帶及透鏡體,該綠片巖屬于硬質(zhì)巖,自然風(fēng)干狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度約為100MPa。由于結(jié)構(gòu)面的存在會(huì)讓巖石力學(xué)性質(zhì)變得更加復(fù)雜,本次試驗(yàn)盡量采取完整巖石進(jìn)行試驗(yàn);巖樣在采取過(guò)程中盡可能避開(kāi)有明顯結(jié)構(gòu)面、明顯層理、明顯有大理巖侵入條帶的巖塊。取樣過(guò)程中,盡量保證各巖樣的層理方向一致,以減少其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。本次綠片巖常規(guī)試驗(yàn)和單軸蠕變?cè)囼?yàn)均在同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,三軸蠕變?cè)囼?yàn)在長(zhǎng)江科學(xué)院TLW–2000型巖石三軸流變?cè)囼?yàn)機(jī)上進(jìn)行,由于試驗(yàn)儀器的規(guī)格有所差別,根據(jù)雙方實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的實(shí)際情況,試樣的尺寸定為直徑50和52mm兩種,高度均為100mm。本次試驗(yàn)一共取巖芯41塊,試驗(yàn)正式使用巖樣20塊。部分巖樣如圖1所示(試樣上下以及表面的油漬為超聲波試驗(yàn)需要使用的黃油殘留物)。本次綠片巖試驗(yàn)均為壓縮試驗(yàn),考慮到結(jié)構(gòu)面及層理對(duì)巖樣力學(xué)特性的影響,試驗(yàn)加載方向均垂直于巖石層理方向。3一般力學(xué)試驗(yàn)3.1試驗(yàn)結(jié)果的表現(xiàn)本次單軸壓縮試驗(yàn)采用WE–300型液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),軸向最大加載200kN,加載精度0.2kN;靜態(tài)應(yīng)變儀選用Ye2539高速靜態(tài)應(yīng)變儀。試樣在單軸壓縮試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生脆性破壞,破壞時(shí)帶有明顯的爆炸聲,呈現(xiàn)十分顯著的脆性特征。試樣破壞后的典型照片如圖2所示。通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn),可以得到本次試樣的縱向彈性模量為9.52GPa,橫向彈性模量為38.7GPa,靜泊松比為0.25,單軸抗壓強(qiáng)度平均為130MPa。3.2試樣破壞試驗(yàn)本次三軸壓縮試驗(yàn)采用長(zhǎng)江–500型巖石三軸壓縮試驗(yàn)機(jī),該試驗(yàn)機(jī)能施加的最大圍壓為150MPa,軸壓為5000kN,軸壓、圍壓均采用伺服控制。三軸壓縮試驗(yàn)圍壓取5,10,15,40MPa四種,圍壓加載速率為0.05MPa/s,軸壓加載分2個(gè)控制階段,前階段為1kN/s的壓力控制,后階段為0.2mm/min的位移控制。從本次三軸試驗(yàn)的試樣破壞情況(見(jiàn)圖3)可以看出,巖樣的破壞模式與高圍壓狀態(tài)下的腰鼓狀破壞性狀基本相似;巖樣比較完整,試驗(yàn)結(jié)果歸一性較好。三軸試驗(yàn)典型曲線如圖4所示。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知,巖樣在圍壓為10和40MPa時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別為193.02和346.63MPa,以此常規(guī)試驗(yàn)強(qiáng)度為依據(jù)制定蠕變?cè)囼?yàn)應(yīng)力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。4-流變?cè)囼?yàn)與試驗(yàn)結(jié)果的分析4.1軸壓加載時(shí)力學(xué)性能測(cè)試本次單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)使用同濟(jì)大學(xué)CSS–1950型雙軸壓縮流變?cè)囼?yàn)機(jī)(見(jiàn)圖5)。該試驗(yàn)機(jī)采用伺服控制,可同時(shí)或分別對(duì)試樣施加垂直軸壓縮負(fù)荷和水平軸壓縮負(fù)荷,能同時(shí)測(cè)試試樣雙軸雙側(cè)變形值。垂直軸最大壓縮荷載500kN,水平軸最大壓縮荷載300kN。變形量測(cè)范圍為±3mm,精度為0.5%。單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)應(yīng)力分級(jí)按照常規(guī)試驗(yàn)強(qiáng)度的50%~100%,分為9級(jí)進(jìn)行試驗(yàn),即:58,68,77,87,98,107,117,126,136MPa,施加軸壓。當(dāng)軸壓加載至設(shè)定的應(yīng)力水平時(shí),測(cè)試巖樣軸向應(yīng)變和蠕變時(shí)間的關(guān)系。在每一級(jí)荷載蠕變完成后,將軸壓值增加為設(shè)定的第2級(jí)應(yīng)力水平,并維持這一應(yīng)力水平恒定的條件下,測(cè)試巖樣軸向應(yīng)變與蠕變時(shí)間關(guān)系;在第3級(jí)或更大的應(yīng)力水平下,重復(fù)上述操作步驟,直到巖樣發(fā)生蠕變破壞,此時(shí)取出巖樣,描述巖樣破裂形式;根據(jù)試驗(yàn)所測(cè)得的不同應(yīng)力水平下軸向應(yīng)變和蠕變時(shí)間以及應(yīng)力的試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行整理分析,以得到單軸壓縮情況下綠片巖的蠕變特性。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析得巖石單軸壓縮蠕變?nèi)^(guò)程曲線、分級(jí)曲線,如圖6所示。從圖6(a)可以看出:第3級(jí)(σ3=77MPa)開(kāi)始每一級(jí)的應(yīng)變量和應(yīng)變速率開(kāi)始趨于穩(wěn)定,在每級(jí)荷載施加之后其應(yīng)變量都趨于平穩(wěn),即每級(jí)荷載作用下的應(yīng)變總增量基本相等,巖石內(nèi)部微裂隙處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)。前5級(jí)(σ=58,68,77,87,98MPa,下同)蠕變產(chǎn)生的應(yīng)變量都基本維持在一個(gè)穩(wěn)定的階段,這一點(diǎn)也同樣反映在前5級(jí)的蠕變速率上,其蠕變階段的蠕變?cè)黾拥膽?yīng)變分量是趨于穩(wěn)定的,在蠕變時(shí)間是相等的條件下,每一級(jí)的蠕變產(chǎn)生的應(yīng)變量沒(méi)有太大變化。在最后一級(jí)(σ=136MPa)之前瞬時(shí)變形產(chǎn)生的應(yīng)變量都高于蠕變產(chǎn)生的應(yīng)變量,但是加速蠕變破壞產(chǎn)生的應(yīng)變量大于最后一級(jí)瞬時(shí)變形產(chǎn)生的應(yīng)變量。第一級(jí)(σ=58MPa)瞬時(shí)變形產(chǎn)生的應(yīng)變量非常大,占總瞬時(shí)變形量的72.06%,其余各級(jí)瞬時(shí)變形量變化不大。蠕變變形方面,最后一級(jí)產(chǎn)生的應(yīng)變量最大為22.14%,其余各級(jí)較小。兩方面的變形規(guī)律存在本質(zhì)區(qū)別:瞬時(shí)變形第一級(jí)最大,蠕變變形最后一級(jí)最大。4.2試樣圍巖氧基應(yīng)變特性分析本次三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)在TLW–2000型巖石三軸流變?cè)囼?yàn)機(jī)(見(jiàn)圖7)上進(jìn)行。試驗(yàn)機(jī)的最大軸向力為2000kN,最大圍壓為50MPa,測(cè)力精度在±1%以內(nèi),變形測(cè)量精度在±0.5%以內(nèi)。試驗(yàn)在具有恒溫和恒濕條件的蠕變專用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行,室內(nèi)溫度始終控制在20℃±1℃。本次三軸蠕變?cè)囼?yàn)圍壓分為10和40MPa兩種。蠕變?cè)囼?yàn)按照0.01MPa/s的加載速率給巖樣施加圍壓至預(yù)定值,直至該圍壓下變形穩(wěn)定,然后分級(jí)施加軸壓至設(shè)計(jì)值,加載到每一級(jí)設(shè)計(jì)值后,保持軸壓恒定,記錄試樣軸向及側(cè)向應(yīng)變與蠕變時(shí)間的關(guān)系,每一級(jí)荷載維持時(shí)間為72h。由于長(zhǎng)期強(qiáng)度預(yù)先無(wú)法估計(jì),三軸蠕變?cè)囼?yàn)的應(yīng)力加載級(jí)別按照三軸常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果擬合所得到的對(duì)應(yīng)圍壓下的常規(guī)強(qiáng)度的50%開(kāi)始,分級(jí)加載直至試樣破壞,如試樣未在預(yù)計(jì)強(qiáng)度值破壞,則繼續(xù)按照加載分級(jí)間隔進(jìn)行試驗(yàn),直至試樣發(fā)生破壞(見(jiàn)圖8)。圖9給出了綠片巖試樣的三軸蠕變?cè)囼?yàn)全過(guò)程曲線。通過(guò)圖9及試驗(yàn)過(guò)程可看出:(1)在瞬時(shí)變形方面,軸向瞬時(shí)變形產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)诘谝患?jí)荷載(σ1=90或150MPa)時(shí)較大,之后各級(jí)瞬時(shí)變形產(chǎn)生的應(yīng)變量變化趨于平緩;巖石開(kāi)始階段先施加了較高的圍壓,巖石本身的裂隙在圍壓作用下有所閉合,在軸壓施加之后沒(méi)有出現(xiàn)較為明顯的巖石壓密階段。(2)在蠕變變形方面,從第四級(jí)荷載(σ4=140或210MPa)開(kāi)始蠕變變形產(chǎn)生的應(yīng)變量隨軸向應(yīng)力升高而逐漸增加。由于在三軸蠕變?cè)囼?yàn)中軸向蠕變主要受偏應(yīng)力的控制,在較低的偏應(yīng)力條件下,其蠕變規(guī)律與單軸試驗(yàn)時(shí)較低軸壓條件下表現(xiàn)具有相似性,表現(xiàn)為低偏應(yīng)力時(shí),各級(jí)蠕變產(chǎn)生的應(yīng)變量較小而且變化較小,在高偏應(yīng)力條件下,隨著偏應(yīng)力增加蠕變應(yīng)變量增大。綠片巖具有一定的層理結(jié)構(gòu),其層理結(jié)構(gòu)本身代表它存在一定的各向異性,從試驗(yàn)結(jié)果中可以明顯看出,試樣前期軸向瞬時(shí)變形量和蠕變量都大于側(cè)向的對(duì)應(yīng)變形量,而后期反之;這說(shuō)明綠片巖在軸向和側(cè)向2個(gè)方向的應(yīng)力–應(yīng)變特性的不一致性,軸向的初期變形較大,側(cè)向的變形變化量更突出。5綠色巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度分析5.1過(guò)渡對(duì)于巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度的基本思想過(guò)渡蠕變法認(rèn)為,巖石不發(fā)生穩(wěn)態(tài)蠕變所能承受的最大荷載為巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度。該方法認(rèn)為巖石內(nèi)部存在一個(gè)應(yīng)力閥值,當(dāng)施加的外部荷載低于該應(yīng)力閥值時(shí),在這長(zhǎng)期荷載作用下巖石不會(huì)破壞,即巖石在蠕變加載過(guò)程中,只會(huì)出現(xiàn)衰減蠕變階段;而當(dāng)施加的外部荷載高于該應(yīng)力閥值時(shí),巖石內(nèi)部裂紋隨時(shí)間發(fā)生不穩(wěn)定擴(kuò)展至巖石破壞,即巖石出現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)蠕變階段或加速蠕變階段。通過(guò)蠕變速率的變化,找出應(yīng)力閥值作為巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度,這就是過(guò)渡蠕變法確定巖石長(zhǎng)期強(qiáng)度的基本思想(見(jiàn)圖10,σ1,σ2,σ3,σ4分別為第一、二、三、四級(jí)加載應(yīng)力)。過(guò)渡蠕變法估計(jì)巖石在蠕變?cè)囼?yàn)中穩(wěn)態(tài)蠕變階段蠕變速率為0時(shí)的最大應(yīng)力水平為巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度。筆者認(rèn)為,這個(gè)間接法對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度的定義是最為恰當(dāng)合理的。其基于的巖石蠕變?cè)囼?yàn)已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛,積累了相當(dāng)豐富的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。由于該法要求確定最大應(yīng)力水平,所以需要進(jìn)行較多級(jí)數(shù)的蠕變?cè)囼?yàn)。顯然,目前的陳氏加載法能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題,加載級(jí)數(shù)越多,則越能精確地求得巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度。5.2軸向應(yīng)力下的高溫強(qiáng)度利用單軸蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,由于過(guò)渡蠕變法的本質(zhì)是比較穩(wěn)態(tài)蠕變階段的蠕變速率,即蠕變曲線直線段的斜率。為了盡可能消除衰減蠕變階段的影響,盡可能地獲得穩(wěn)態(tài)蠕變階段曲線,本次擬合選取各級(jí)蠕變曲線的最后24h的蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合(見(jiàn)圖11)。單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)在最后一級(jí)138MPa軸向應(yīng)力下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)13.5h的高速穩(wěn)態(tài)蠕變階段后發(fā)生脆性破壞。事實(shí)上,在這13.5h后發(fā)生破壞的強(qiáng)度已經(jīng)屬于常規(guī)強(qiáng)度和長(zhǎng)期強(qiáng)度中的一種過(guò)渡狀態(tài),筆者認(rèn)為其本質(zhì)上屬于廣義的長(zhǎng)期強(qiáng)度。故使巖石能夠堅(jiān)持更長(zhǎng)時(shí)間不破壞的強(qiáng)度水平應(yīng)該就在其下幾級(jí)應(yīng)力水平上,這樣很好地確定了一個(gè)強(qiáng)度范圍,減小了試驗(yàn)誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。從圖11中可以看出,在軸向應(yīng)力118MPa下斜率為-9.78×10-6,在軸向應(yīng)力128MPa下斜率為1.41×10-4,故可以近似認(rèn)為軸向應(yīng)力118MPa下蠕變速率基本為0,軸向應(yīng)力128MPa下開(kāi)始出現(xiàn)明顯的穩(wěn)態(tài)蠕變階段,基于安全考慮,故可以把長(zhǎng)期強(qiáng)度定義為118MPa,約為試樣本身破壞強(qiáng)度的85%。由于一般情況下,認(rèn)為巖石流變破壞的強(qiáng)度要略低于其常規(guī)強(qiáng)度,故可以近似認(rèn)為單軸狀態(tài)下,該綠片巖試樣的長(zhǎng)期強(qiáng)度約為常規(guī)強(qiáng)度的80%。5.3長(zhǎng)期強(qiáng)度的確定對(duì)10MPa圍壓下的蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)過(guò)渡蠕變法進(jìn)行分析。巖樣軸壓加載到210MPa穩(wěn)定后10min內(nèi)破壞,可以認(rèn)為其強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到210MPa,同單軸壓縮蠕變破壞情況,此強(qiáng)度已經(jīng)屬于廣義長(zhǎng)期強(qiáng)度。為了盡可能地減少衰減蠕變對(duì)蠕變速率的影響,對(duì)加載最后24h的軸向應(yīng)變–蠕變時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,尋找長(zhǎng)期強(qiáng)度臨界點(diǎn)(見(jiàn)圖12(a))。從圖12(a)中可以看出,在180MPa應(yīng)力水平下,其應(yīng)變速率,即直線斜率變化不明顯,基本上保持在同一值;但到達(dá)190MPa應(yīng)力水平下后,應(yīng)變速率出現(xiàn)激增,超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí),可以認(rèn)為,從180~190MPa的這個(gè)過(guò)程,已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一個(gè)臨界點(diǎn),這個(gè)臨界點(diǎn)就是要尋找的長(zhǎng)期強(qiáng)度,在不能更精確地尋找到這個(gè)臨界點(diǎn)的前提下,可以將180MPa作為其長(zhǎng)期強(qiáng)度。由于該巖樣在加載到210MPa并穩(wěn)定之后才發(fā)生破壞,故在10MPa圍壓下,其長(zhǎng)期強(qiáng)度約為常規(guī)強(qiáng)度的85%,考慮到常規(guī)強(qiáng)度應(yīng)略大于流變強(qiáng)度,可以估計(jì)該綠片巖在10MPa圍壓下其長(zhǎng)期強(qiáng)度約為常規(guī)強(qiáng)度的80%。5.4主要根據(jù)軸向應(yīng)力圍壓下的長(zhǎng)期強(qiáng)度錦屏二級(jí)水電站工程所在區(qū)域測(cè)得最大地應(yīng)力為42MPa,選取40MPa作為試驗(yàn)圍壓。在圍壓為40MPa情況下,巖樣在377MPa軸向應(yīng)力時(shí)發(fā)生破壞。同樣,選取破壞前幾級(jí)每級(jí)最后24h的蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析(見(jiàn)圖12(b)),求出其進(jìn)入穩(wěn)態(tài)蠕變后的蠕變速率,尋找其突變臨界點(diǎn),最終確定其長(zhǎng)期強(qiáng)度。根據(jù)40MPa圍壓情況下三軸蠕變?cè)囼?yàn)擬合曲線可以看出,在軸向應(yīng)力為290MPa時(shí),其應(yīng)變速率已經(jīng)有波動(dòng),但還不明顯;當(dāng)軸向應(yīng)力達(dá)到320MPa時(shí),應(yīng)變速率已經(jīng)有了數(shù)量級(jí)上的波動(dòng),可以認(rèn)為該巖樣在40MPa圍壓下,當(dāng)軸向應(yīng)力達(dá)到320MPa以上時(shí),其內(nèi)部破壞機(jī)制已經(jīng)發(fā)生了變化,可以將320MPa定義為巖樣在40MPa圍壓下的長(zhǎng)期強(qiáng)度?？紤]到該巖樣在加載過(guò)程中,377MPa軸向應(yīng)力處發(fā)生破壞,可以估計(jì)377MPa為其常規(guī)強(qiáng)度,即從軸向考慮,該巖樣的長(zhǎng)期強(qiáng)度約為其常規(guī)強(qiáng)度的85%,考慮到軸向應(yīng)力在290~320MPa時(shí),應(yīng)變速率就已經(jīng)有一定幅度的變化,保證一定的安全性,其長(zhǎng)期強(qiáng)度還是可以定義為其常規(guī)強(qiáng)度的80%。綜合以上幾種情況,由于單軸蠕變?cè)囼?yàn)也可以看作是0MPa圍壓下的蠕變?cè)囼?yàn),故在以上3種圍壓下的蠕變?cè)囼?yàn)都可以得到共同的規(guī)律,即對(duì)于完整綠片巖試樣,其長(zhǎng)期強(qiáng)度約為常規(guī)強(qiáng)度的80%。5.5試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在目前的長(zhǎng)期強(qiáng)度確定方法中,過(guò)渡蠕變法理論明確,方法相對(duì)簡(jiǎn)單可行,是一種比較典型的長(zhǎng)期強(qiáng)度確定方法。但是,由于其關(guān)鍵點(diǎn)在于尋找蠕變速率的突變點(diǎn),這樣帶有大量的人為因素,只能定性地確定長(zhǎng)期強(qiáng)度的大致轉(zhuǎn)折點(diǎn),而不能給出更加具體的定量分析。眾所周知,巖石的應(yīng)力–應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線能夠更好地反映巖石性質(zhì),筆者認(rèn)為巖石的應(yīng)力–應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線從能量的角度很好地反映了巖石的破壞過(guò)程,尤其對(duì)其破壞后的下降階段應(yīng)該加以深入的研究。筆者經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),最終在40MPa圍壓下成功繪制得到一條全過(guò)程曲線。在研究巖石應(yīng)力–應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線時(shí)發(fā)現(xiàn),可以將全過(guò)程曲線的上升側(cè)與蠕變?cè)囼?yàn)的加載穩(wěn)定的那一刻對(duì)應(yīng)起來(lái),并在全過(guò)程曲線的下降側(cè)找到其應(yīng)力水平相同的一點(diǎn);由于此時(shí)巖石已經(jīng)處于破壞的臨界狀態(tài),可以將該點(diǎn)的應(yīng)變認(rèn)為是巖石臨界破壞發(fā)生的應(yīng)變,即可認(rèn)為當(dāng)純粹的蠕變變形達(dá)到這2點(diǎn)的應(yīng)變差時(shí),巖石將發(fā)生破壞,如圖13所示。圖中的應(yīng)力水平百分比表示軸向應(yīng)力與試樣破壞時(shí)最大應(yīng)力值之比。由于只有40MPa圍壓下的軸向應(yīng)力–軸向應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲線,故本文取節(jié)5.4已經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)渡蠕變法分析的40MPa圍壓下的蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為簡(jiǎn)化分析,只取長(zhǎng)期強(qiáng)度附近2級(jí)進(jìn)行研究:即軸向應(yīng)力290和320MPa,分別對(duì)應(yīng)相對(duì)應(yīng)力水平為77%和85%,在圖13中已經(jīng)用虛線進(jìn)行標(biāo)識(shí)。為了推導(dǎo)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間之后的巖石應(yīng)變,需要獲取對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)力水平下巖石的流變模型和參數(shù),最后通過(guò)模型和參數(shù),確定其在一段時(shí)間之后的應(yīng)變值,并確定其是否已超出對(duì)應(yīng)的應(yīng)變差,估計(jì)其是否將發(fā)生破壞。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理可以得到290MPa軸向應(yīng)力下巖石預(yù)期破壞應(yīng)變?yōu)?.651%,320MPa軸向應(yīng)力下巖石預(yù)期破壞應(yīng)變?yōu)?.