【摘要】：為揭示TBM深部軟弱圍巖變形破壞力學特性,開展了反映深埋隧道TBM機械開挖卸荷本質——高初始圍壓下緩慢準靜態卸荷這一卸荷特征的砂質泥巖三軸卸圍壓試驗,研究結果表明:緩慢卸荷條件下的巖石峰前應力-應變曲線接近于常規三軸壓縮峰前應力-應變曲線,卸荷屈服階段產生損傷擴容,側向變形加速增長,從體積壓縮開始轉向擴容;應力達到峰值強度后,巖石首先發生1~2級脆性跌落,隨著圍壓繼續緩慢卸荷,巖石沿一條斜率較小的近似斜直線發生伴隨有多級次生微破裂的線性應變軟化;巖石變形全過程由彈性變形段、峰前卸荷損傷擴容段、峰后脆性跌落段、含有多級微破裂的線性應變軟化段以及殘余強度階段組成;巖石緩慢卸荷發生宏觀張剪復合破壞,并伴有軸向劈裂裂紋,破裂斷面為由許多劈裂裂紋相互貫通形成具有一定寬度的剪切帶,剪切帶內劈裂的巖片在軸向擠壓力和沿破裂面的剪切力共同作用下被擠壓和摩擦成許多細顆粒和巖粉。
[Abstract]:In order to reveal the deformational and destructive characteristics of deep soft surrounding rock in TBM, a triaxial confining pressure relief test of sandy mudstone is carried out, which reflects the unloading nature of deep buried tunnel TBM mechanical excavation--slow quasi-static unloading under high initial confining pressure. The results show that the stress-strain curve of rock under slow unloading is close to that of the conventional triaxial compression pre-peak stress-strain curve, and the damage is expanded during unloading and yielding stage, and the lateral deformation increases rapidly. From volume compression to capacity expansion; When the stress reaches the peak strength, the rock first occurs 1 ~ 2 grade brittle drop. With the confining pressure continuing to unload slowly, the rock takes place along an approximate oblique straight line with a small slope, accompanied by linear strain softening with multistage secondary microfracture. The whole process of rock deformation consists of elastic deformation section, pre-peak unloading damage expansion section, post-peak brittle drop section, linear strain softening stage with multi-stage micro-fracture and residual strength stage. Macroscopic tensile and shear composite failure occurs in slow unloading of rock, accompanied by axial splitting crack, and the fracture section is formed by a shear band with a certain width through which many split cracks cross each other. Under the combined action of axial extrusion force and shear force along the fracture surface, the split rock pieces in the shear zone are squeezed and rubbed into a lot of fine particles and rock powder.
【作者單位】： 中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室;武漢大學土木建筑工程學院水工巖石力學教育部重點實驗室;中國煤炭科工集團西安研究院有限公司;
【基金】：國家重點基礎研究發展計劃(973)資助項目(2014CB046904) 國家自然科學基金資助項目(41130742,41102198)
【分類號】：U451.2

【參考文獻】

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1 伍向陽;巖石的應力松弛、應變硬化和應變軟化[J];地球物理學進展;1996年04期

2 張成良;趙曉霞;;輝綠巖在加、卸荷條件下的巖體力學特性試驗[J];煤炭學報;2011年S2期

3 劉泉聲;黃興;時凱;劉學偉;;煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進機的提出及關鍵巖石力學問題[J];煤炭學報;2012年12期

4 劉泉聲;黃興;時凱;劉學偉;;超千米深部全斷面巖石掘進機卡機機理[J];煤炭學報;2013年01期

5 張鏡劍;傅冰駿;;隧道掘進機在我國應用的進展[J];巖石力學與工程學報;2007年02期

6 黃潤秋;黃達;;卸荷條件下花崗巖力學特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2008年11期

7 黃潤秋;黃達;;高地應力條件下卸荷速率對錦屏大理巖力學特性影響規律試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年01期

8 邱士利;馮夏庭;張傳慶;周輝;孫峰;;不同卸圍壓速率下深埋大理巖卸荷力學特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年09期

9 李建林;王瑞紅;蔣昱州;劉杰;陳星;;砂巖三軸卸荷力學特性試驗研究[J];巖石力學與工程學報;2010年10期

10 張凱;周輝;潘鵬志;申林方;馮夏庭;張元剛;;不同卸荷速率下巖石強度特性研究[J];巖土力學;2010年07期

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1 朱杰兵;高應力下巖石卸荷及其流變特性研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2009年

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1 劉小偉;諶文武;劉高;韓文峰;;引洮工程紅層軟巖隧洞TBM施工預留變形量分析[J];地下空間與工程學報;2010年06期

2 胡宇庭;黃達;劉衛華;;三峽地下廠房巖體結構及圍巖穩定性控制[J];地下空間與工程學報;2011年03期

3 張成良;楊緒祥;余賢斌;;加卸荷條件下輝綠巖巖體力學參數特性研究[J];地下空間與工程學報;2012年02期

4 張后全;劉紅崗;賀永年;韓立軍;;巖石厚壁圓筒三向壓縮下的卸荷試驗與巖石強度破壞[J];北京科技大學學報;2011年07期

5 黃達;黃潤秋;張永興;;基于改進GSI體系確定三峽地下廠房圍巖等效變形模量及強度[J];地球科學(中國地質大學學報);2009年06期

6 李雙建;沃玉進;周雁;劉偉新;;影響高演化泥巖蓋層封閉性的主控因素分析[J];地質學報;2011年10期

7 趙小平;左建平;裴建良;張茹;;錦屏層狀大理巖斷裂特征的微細觀分析[J];重慶大學學報;2012年01期

8 黃達;譚清;黃潤秋;;高應力下脆性巖石卸荷力學特性及數值模擬[J];重慶大學學報;2012年06期

9 朱杰兵;蔣昱州;王黎;;巖石力學室內試驗技術若干進展[J];固體力學學報;2010年S1期

10 李剛;于天彪;費學婷;王宛山;;基于數字樣機的TBM管片拼裝機運動學和動力學仿真[J];中國工程機械學報;2012年03期

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1 賀永年;劉紅崗;張后全;蔣斌松;韓立軍;;巖石厚壁圓筒三向壓縮下的卸荷試驗與巖石強度破壞[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學術會議暨第十屆破壞科學研討會/第八屆全國MTS材料試驗學術會議論文集[C];2010年

2 尚彥軍;楊志法;曾慶利;孫元春;史永躍;袁廣祥;;TBM施工遇險工程地質問題分析和失誤的反思[A];中國科學院地質與地球物理研究所2007學術論文匯編(第七卷)[C];2008年

3 趙光明;孫向陽;孟祥瑞;;考慮軟巖線性硬化、軟化和殘余強度的圓形巷道圍巖分析理論研究[A];第四屆全國煤炭工業生產一線青年技術創新文集[C];2009年

4 孫萍;殷躍平;吳樹仁;陳立偉;;東河口滑坡巖石微觀結構及力學性質試驗研究[A];第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2010年

5 王在泉;張黎明;孫輝;;含天然節理灰巖加、卸荷力學特性試驗研究[A];第十一次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2010年

6 王瑞紅;李建林;陳星;王宇;;開挖卸荷對砂巖力學特性影響試驗研究[A];第2屆全國工程安全與防護學術會議論文集（下冊）[C];2010年

7 梅志榮;張軍偉;唐與;;復雜山區特長(100 km以上)輸水隧洞施工關鍵技術的實踐與創新[A];中國土木工程學會第十五屆年會暨隧道及地下工程分會第十七屆年會論文集[C];2012年

8 李新平;趙航;肖桃李;;錦屏大理巖卸荷本構模型與數值模擬研究[A];第3屆全國工程安全與防護學術會議論文集[C];2012年

9 王瑞紅;李建林;蔣昱州;王宇;;含預制節理巖體卸荷條件下力學特性試驗研究[A];第3屆全國工程安全與防護學術會議論文集[C];2012年

10 范鵬賢;王明洋;岳松林;;應變型巖爆的孕育規律和預報防治方法綜述[A];第3屆全國工程安全與防護學術會議論文集[C];2012年

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1 劉立鵬;錦屏二級水電站施工排水洞巖爆問題研究[D];中國地質大學（北京）;2011年

2 吳起星;復合地層中盾構機滾刀破巖力學分析[D];暨南大學;2011年

3 趙寶云;巖石拉、壓蠕變特性研究及其在地下大空間洞室施工控制中的應用[D];重慶大學;2011年

4 黃啟翔;卸圍壓條件下含瓦斯煤巖力學特性的研究[D];重慶大學;2011年

5 劉小軍;淺變質碎裂圍巖蠕變特性研究及其在隧道洞口工程中的應用[D];重慶大學;2011年

6 上官子昌;土壓平衡盾構機密封艙壓力控制機理模型及其實驗研究[D];大連理工大學;2011年

7 劉志杰;巖石隧道掘進機刀盤設計方法研究[D];大連理工大學;2009年

8 朱杰兵;高應力下巖石卸荷及其流變特性研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2009年

9 蘇華友;雙護盾TBM開挖深埋隧洞圍巖穩定性研究[D];西南交通大學;2009年

10 張凱;脆性巖石力學模型與流固耦合機理研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2010年

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1 趙偉強;官地水電站地下廠房分段開挖性狀研究[D];昆明理工大學;2008年

2 雷濤;采動卸荷下連續開采誘導放頂動力響應模擬研究[D];中南大學;2010年

3 劉澤洲;非爆破開挖再造采礦環境綜合技術研究[D];中南大學;2010年

4 潘先峰;EBZ-255型掘進機截割頭截割性能研究[D];安徽理工大學;2011年

5 蔡波;循環載荷和卸圍壓下突出煤的力學與滲流特性研究[D];重慶大學;2010年

6 鄧洪濤;高應力條件下巖體強度參數研究[D];長江科學院;2011年

7 陳亮;基于動力學的土壓平衡盾構減速器齒輪傳動系統可靠性評估及參數優化設計[D];重慶大學;2011年

8 陳星;巖體加卸荷破壞的力學特性研究及其工程應用[D];三峽大學;2011年

9 邊野;全斷面巖石掘進機盤形滾刀載荷譜的編制[D];東北大學;2009年

10 劉鵬;青島膠州灣隧道工程注漿技術研究[D];山東科技大學;2007年

【二級參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉維國;單鈺銘;傅榮華;;巖石擴容過程中的體積應變與超聲橫波速度[J];成都理工大學學報(自然科學版);2006年04期

2 鄔愛清;周火明;胡建敏;鐘作武;朱杰兵;陳漢珍;郝慶澤;;高圍壓巖石三軸流變試驗儀研制[J];長江科學院院報;2006年04期

3 溫森;徐衛亞;;深埋隧洞TBM卡機事故風險分析[J];長江科學院院報;2008年05期

4 鄔愛清,羅超文,劉元坤;構皮灘樞紐軟巖圍巖粘彈性位移反分析研究[J];長江科學院院報;1997年02期

5 金濟山,石澤全,方華,于智海,任愛華,鄒英;在三軸壓縮下大理巖循環加載實驗的初步研究[J];地球物理學報;1991年04期

6 黃潤秋;黃達;;卸荷條件下巖石變形特征及本構模型研究[J];地球科學進展;2008年05期

7 鄢建華,黃寶德,湯雷;巖石類材料峰后本構關系研究進展[J];地質災害與環境保護;2003年04期

8 薛琳,郄玉亭,楊志法;確定流變巖體的參數及地應力的位移反分析法[J];地質科學;1986年04期

9 吳立新,王金莊,孟順利;煤巖流變模型與地表二次沉陷研究[J];地質力學學報;1997年03期

10 張學忠,王龍,張代鈞,鄭碩才,褚美霞;攀鋼朱礦東山頭邊坡輝長巖流變特性試驗研究[J];重慶大學學報(自然科學版);1999年05期

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1 何滿潮;;深部開采工程巖石力學現狀及其展望[A];第八次全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2004年

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1 張傳慶;基于破壞接近度的巖石工程安全性評價方法的研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2006年

2 丁秀麗;巖體流變特性的試驗研究及模型參數辨識[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2005年

3 趙旭峰;擠壓性圍巖隧道施工時空效應及其大變形控制研究[D];同濟大學;2007年

4 朱澤奇;堅硬裂隙巖體開挖擾動區形成機理研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2008年

5 唐雄俊;隧道收斂約束法的理論研究與應用[D];華中科技大學;2009年

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1 尹俊濤;與TBM相關的主要工程地質問題研究[D];中南大學;2005年

2 王戰鵬;錦屏二級水電站引水隧洞圍巖卸荷力學特性試驗研究與應用[D];河海大學;2006年

3 張帆;三峽花崗巖力學特性與本構關系研究[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2007年

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1 任凱杰;北山預選區芨芨槽塊段機械開挖地質環境條件研究[D];南京大學;2013年

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本文編號：2356273