专利名称：测定围岩峰后本构参数的试验方法
所属领域本发明涉及一种测定围岩峰后本构参数的试验方法。
背景技术：
本构参数是用来描述围岩体内质点对施加于该质点荷载的响应，是进行围岩体稳定性分析的基本参数，它对于工程设计、工程稳定性评价具有十分重要的意义。由于围岩体内一点的应力应变过程难以测定，目前一般采用力学试验的方法测定。力学试验的对象是从围岩体内取出的试块，力学试验的方法一般是单轴压缩试验和常规三轴压缩试验(常规三轴压缩试验也可认为是增量单轴压缩试验)，试验中测量的指标是试块的轴向荷载、轴向变形和径向变形。该单轴压缩试验和常规三轴压缩试验在试块的峰后阶段容易出现失真，亦即在峰后阶段试验测定的本构参数不能反映围岩体峰后阶段的本构参数。原因如下在低应力阶段，试块和围岩体均处于弹性阶段，应力和应变在二者内部的扩散和传递过程的本质是相似的，因此试验结果可以运用到岩体工程中去。在高应力尤其是峰后阶段，单轴压缩试验(或常规三轴压缩试验)试块是出现一条或几条大的破坏面，并逐渐贯穿试块，试块是被迫散开；而围岩体一般是发生平行于自由面的破坏，越近自由面，破坏面越密，自由面的位移量逐渐增大，岩体是被迫从自由面挤出。考察应力和应变，单轴压缩试验试块的应变逐步地、几乎完全地集中于少数的破坏带，应力也在破坏带处消散；而围岩体的应变先在近自由面处集中，该处出现破坏，应变又在略深处集中，应力和应变的集中点是逐渐地由浅入深发展。以压缩模量E为例，单轴压缩试验获得的是试块被迫散开过程中表现出来的E，而地下工程需要的是围岩体从自由面挤出过程中表现出来的E′。任凭试验技术和数据处理再好，也无法从E中获得E′，即本构试验出现了明显的失真。
本构参数是材料的物质属性，只要材料不发生变化，该性质也应不发生变化。本构试验的试块是从实际工程岩体中取出的，显然与围岩体是同一种材料，为何E与E′发生了显著的差异呢。原因在于我们采用的单轴压缩(或常规三轴压缩)试验方法。本构参数是定义在岩体中的质点，但因为质点的应力应变过程难以测定，试验中便以试块的荷载和变形的测值代替。当试块出现裂缝以后，荷载和变形关系中不仅包含材料的应力应变关系，而且也包含了裂缝的张开与错动。应力应变关系是材料的物质属性，试块与围岩是一致的，但是由于试块与围岩的裂缝状况不同，随着裂缝的发育与繁衍，两者的荷载和位移关系就会相差得越来越远，由荷载位移关系确定的岩性参数也就出现了显著的差异。因此目前围岩体本构试验峰后阶段失真的根本原因在于试块的裂缝发育过程和状况与实际围岩体不同。
发明内容
为了克服目前常用的单轴压缩试验和常规三轴压缩试验在峰后阶段出现的明显失真，本发明提出采用平面应变压缩试验来测定围岩峰后本构参数，将可显著减小峰后阶段出现的失真。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明的技术要点就是要使试块的裂缝发育过程和状况与实际围岩体相似。由于实际围岩体尤其是隧洞等的围岩体所处力学状态一般是平面应变状态，因此构思并设计了平面应变压缩试验用来测定围岩体峰后本构参数。大量的试验表明，在峰后阶段，平面应变压缩试验试块的裂缝发育过程和状况具有较好的相似性，所测定的峰后本构参数能够更准确地描述围岩体峰后的力学行为。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是进行平面应变压缩试验的试验装置，是一个完全铸造的试验台。图2是图1的正视图、图3是图1的俯视图。
如图1所示，该试验装置是一个完全铸造的长方体试验台，试验台的中间部位留设有长方体的空腔用来放置试块，空腔在试验台的上表面开口。空腔的几何尺寸为X0、Y0、Z0，分别为45.0cm、15.6cm、30.0cm，X0为试验台X方向尺寸的1/2，Y0为试验台Y方向尺寸的1/3，Z0为试验台Z方向尺寸的2/3。试块在X方向的尺寸为X0的1/3，在Y方向的尺寸为Y0-0.6mm，在Z方向的尺寸为Z0的1/2。
具体实施例方式
测定围岩峰后本构参数的试验方法按照以下步骤实施第一步，试块加工将从围岩体中取出的试块加工成15.0cm×15.0cm×15.0cm的正方体形状；第二步，安装试块在试块放入空腔之前，首先在空腔与Y方向垂直的两侧面均匀涂抹速凝高强水泥砂浆，并在试块对应侧面涂抹油脂，然后将试块放入，试块将多余的砂浆挤出，确保试块与空腔的对应侧面密切接触。
第三步，压缩试验待砂浆硬化达到设计强度后可以开始平面应变压缩试验。
权利要求
1.一种测定围岩峰后本构参数的试验方法，其特征在于该试验方法包括以下步骤第一步，将从围岩体中取出的试块加工成长方体或正方体形状；第二步，在整体铸造的平面应变试验台的长方体空腔的与限制变形方向相垂直的两侧面上均匀涂抹浆体，然后将试块放入，试块将多余的浆体挤出，确保试块与空腔的对应侧面密切接触；第三步，待浆体硬化达到设计强度后开始平面应变压缩试验。
全文摘要
本发明涉及一种测定围岩峰后本构参数的试验方法。首先将从围岩中取出的试块加工成长方体或正方体形状；而后在整体铸造的平面应变试验台的长方体空腔的与限制变形方向相垂直的两侧面上均匀涂抹浆体，再将试块放入，试块将多余的浆体挤出，确保试块与空腔的对应侧面密切接触。待浆体硬化达到设计强度后再开始平面应变压缩试验。
文档编号G01N3/08GK1885000SQ20061008539
公开日2006年12月27日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者汤雷 申请人:水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院