本项目以锦屏二级水电站工程为依托,以辅助交通洞的层状绿片岩为研究对象,运用室内流变试验、微细观试验、理论分析和数值模拟等方法,研究各向异性岩体的流变特性及其微细观机理。通过对绿片岩试件开展室内压缩蠕变和应力松弛试验,研究绿片岩试件在不同层理方向上的流变变形规律;通过采用扫描电子显微镜等对绿片岩试件进行微细观结构试验,揭示其各向异性流变特性的微细观机制,提取可表征各向异性岩体流变过程中微细观结构变化的定量化评价指标;建立各向异性岩体流变特性的微观应力与宏观应力张量之间的平衡等效关系,并引入流变过程微细观结构变化的定量化评价指标,得到各向异性岩体流变特性的微细观力学模型;对离散元PFC程序进行二次开发,建立各向异性岩体流变特性的微细观数值模型,并进行多因素多工况下的细观数值模拟研究,揭示各向异性岩体流变过程中的微细观结构演化规律。
anisotropic rock mass;rheological test;rheological model;microscopic analysis;numerical simulation
本项目以锦屏二级水电站的绿片岩和广甘路隧道的千枚岩为研究对象,运用室内流变试验、微细观试验、理论分析和数值模拟等方法,研究各向异性岩体的流变特性及其微细观机理。研究成果主要有 通过对绿片岩和千枚岩试件进行压缩蠕变特性试验,研究了各向异性、含水量、加载路径和试件尺寸对各向异性岩石蠕变特性的影响;通过对绿片岩进行了压缩应力松弛特性试验,研究了不同应力水平下绿片岩的应力松弛特性;对蠕变试验前后的绿片岩试件进行了微观结构试验,从微观角度解释了绿片岩的各向异性特性;当把绿片岩视为各向同性岩石,确定了适合于分析绿片岩粘弹性和粘弹塑性流变特性的流变模型,并进不一步建立了层状岩体的粘弹性流变模型;采用FLAC3D对不同应力条件下层状岩体的力学特性进行了数值模拟研究。