巖體原位試驗新技術及其工程應用

目錄
第1章 緒論 1
1.1 巖體變形及強度性質常規(guī)原位試驗技術 1
1.1.1 承壓板法巖體變形試驗 1
1.1.2 隧洞徑向加壓法巖體變形試驗 5
1.1.3 巖體強度特性原位直剪試驗 6
1.2 巖體原位三軸試驗技術現狀 7
1.3 巖體原位流變試驗現狀 7
1.4 裂隙巖體破壞過程精細測試研究現狀 8
1.4.1 巖體結構螺旋CT掃描成像 8
1.4.2 巖石試驗紅外熱成像 9
1.4.3 巖石破壞過程聲發(fā)射測試技術 10
1.5 巖體力學參數取值現狀 11
1.5.1 巖體變形模量取值方法 11
1.5.2 巖體強度參數取值方法 12
1.5.3 軟弱結構面抗剪強度參數取值方法 12
1.5.4 工程巖體力學參數取值存在的問題 13
第2章 巖體原位抗剪試驗新技術 14
2.1 壩基軟巖大型抗力體試驗 15
2.1.1 試驗概況 15
2.1.2 巖體變形特征 15
2.1.3 巖體變形破壞機制分析 20
2.1.4 巖體抗剪強度及允許抗力 20
2.2 邊坡巖體拉剪強度試驗 21
2.2.1 試驗概況 21
2.2.2 試驗成果 21
2.2.3 巖體拉剪強度準則 22
2.3 巖體高壓直剪試驗 24
2.3.1 試驗設備 24
2.3.2 試驗方案 25
2.3.3 試驗成果 25
2.3.4 巖體強度參數分析 26
2.3.5 試樣直剪破壞特征 31
第3章 高應力條件下巖體原位變性試驗 32
3.1 巖體原位高壓變形試驗技術研發(fā) 33
3.1.1 剛性承壓板中心孔法巖體高壓變形試驗技術 33
3.1.2 中心孔法巖體變形模量分層反演取值方法 36
3.1.3 巖體原位試驗微機伺服控制試驗技術 39
3.2 深埋隧洞巖體剛性承壓板中心孔法高壓變形試驗 41
3.2.1 高應力環(huán)境巖體松弛及試樣制備 41
3.2.2 中心孔巖體波速測試及高精度鉆孔電視攝像 42
3.2.3 剛性承壓板中心孔法變形試驗 44
3.2.4 高地應力環(huán)境下不同深度巖體的變形參數 46
3.2.5 應力水平對巖體變形參數的影響 49
3.3 柱狀節(jié)理玄武巖變形模量分層反演分析 52
3.3.1 試驗研究目的 52
3.3.2 柔性板中心孔法巖體變形試驗 52
3.3.3 柱狀節(jié)理玄武巖變形模量分層反演 56
3.3.4 柱狀節(jié)理玄武巖變形模量綜合分析 57
3.4 石英云母片巖伺服控制原位變形試驗 58
3.4.1 試驗研究目的 58
3.4.2 伺服控制承壓板變形試驗 58
3.4.3 石英云母片巖變形特性各向異性特征 60
第4章 復雜應力路徑巖體原位真三軸試驗 62
4.1 YXSW-12巖體原位真三軸試驗系統(tǒng) 63
4.1.1 試驗系統(tǒng)組成 63
4.1.2 工作原理 66
4.1.3 系統(tǒng)功能 67
4.1.4 試樣制備 67
4.1.5 試驗方法 68
4.1.6 成果處理 70
4.2 柱狀節(jié)理巖體力學特性原位真三軸試驗 73
4.2.1 巖體原位真三軸試驗應力路徑 73
4.2.2 三向應力作用下柱狀節(jié)理玄武巖變形特性 74
4.2.3 柱狀節(jié)理玄武巖三軸強度特性 79
4.2.4 柱狀節(jié)理玄武巖卸側壓破壞特征 80
4.3 深埋巖體原位高壓真三軸卸側壓破壞試驗.81
4.3.1 試樣制備及試驗方案 81
4.3.2 深埋大理巖原位真三軸應力-應變*線特征 83
4.3.3 深埋大理巖原位真三軸強度特性 85
4.3.4 深埋大理巖原位真三軸破壞特征 91
4.4 薄層大理巖化白云巖力學特性原位真三軸試驗 92
4.4.1 試驗布置及試驗方案 92
4.4.2 薄層大理巖化白云巖各向異性變形特征 94
4.4.3 薄層大理巖化白云巖卸側壓破壞強度特性 98
4.4.4 薄層大理巖化白云巖卸側壓破壞模式 100
4.5 石英云母片巖變形破壞特性原位真三軸試驗.100
4.5.1 試樣制備及試驗方案 100
4.5.2 石英云母片巖各向異性變形特性 102
4.5.3 石英云母片巖真三軸強度特性 105
4.5.4 石英云母片巖原位真三軸試驗破壞特征 110
第5章 巖體原位流變試驗 111
5.1 巖體原位流變試驗新技術 112
5.1.1 巖體原位載荷流變試驗技術 112
5.1.2 巖體原位真三軸流變試驗技術 117
5.2 三峽永久船閘花崗巖原位單軸、三軸壓縮流變試驗 124
5.2.1 單軸壓縮流變試驗 124
5.2.2 常規(guī)三軸壓縮流變試驗 126
5.2.3 流變模型及流變參數 126
5.2.4 三峽永久船閘邊坡巖體長期變形分析 127
5.3 薄層大理巖化白云巖真三軸流變試驗 129
5.3.1 試驗布置與加載方案 129
5.3.2 巖體流變*線與流變特征 130
5.3.3 流變模型及流變參數 131
5.3.4 長期強度 134
5.4 高應力條件下大理巖原位真三軸流變試驗 136
5.4.1 試驗布置 137
5.4.2 高應力下大理巖流變特征 137
5.4.3 深埋大理巖流變模型及流變參數 139
5.4.4 深埋大理巖流變破壞特征 141
5.5 石英云母片巖真三軸卸側壓流變試驗 143
5.5.1 試樣制備與加載方案 143
5.5.2 石英云母片巖真三軸卸側壓流變特征 144
5.5.3 石英云母片巖真三軸卸側壓流變模型及流變參數 146
5.5.4 石英云母片巖長期強度 148
5.6 柱狀節(jié)理玄武巖原位載荷流變試驗 150
5.6.1 試驗目的與加載方案 150
5.6.2 流變*線與流變特征 151
5.6.3 流變模型及流變參數 152
5.7 軟巖地基載荷流變試驗 153
5.7.1 試驗目的與試驗方案 153
5.7.2 頁巖地基流變特征與流變模型 156
5.7.3 樁-頁巖復合地基流變特征與流變模型 159
5.7.4 樁-頁巖復合地基流變機理分析 160
第6章 裂隙巖體變形破壞過程精細測試 162
6.1 精細測試綜合集成技術 163
6.1.1 巖體結構超聲CT成像 163
6.1.2 SCT掃描成像 164
6.1.3 聲發(fā)射定位技術 166
6.1.4 紅外熱成像 171
6.2 巖體破壞過程波速-應力-應變關系及特征強度判斷 173
6.2.1 巖體單軸壓縮全過程波速-應力-應變關系 174
6.2.2 巖體真三軸加載破壞全過程波速-應力-應變關系 175
6.2.3 巖體真三軸卸側壓破壞波速-應力-應變關系 177
6.2.4 基于波速-應力-應變關系的巖體強度特征值判定 178
6.3 含裂紋巖塊單軸壓縮破裂過程精細探測 180
6.3.1 含裂紋巖塊漸進破壞過程的紅外熱成像 180
6.3.2 巖塊破裂過程微裂紋空間形態(tài)CT掃描重建 183
6.3.3 基于聲發(fā)射技術的含裂紋巖塊漸進破壞過程的精細描述 185
6.3.4 含裂紋巖塊漸進破壞過程的斷裂機制分析 190
6.4 巖體直剪破壞聲發(fā)射特征及微裂紋平面定位 192
6.4.1 原位直剪試驗過程聲發(fā)射測試 192
6.4.2 巖體直剪破壞聲發(fā)射信號時序特征 192
6.4.3 巖體直剪破壞聲發(fā)射信號頻譜特性 193
6.4.4 巖體直剪破壞聲發(fā)射平面定位分析 194
6.5 巖體真三軸破壞微裂紋三維空間定位 195
6.5.1 巖體真三軸試驗過程聲發(fā)射測試 195
6.5.2 柱狀節(jié)理玄武巖卸側壓破壞過程聲發(fā)射特征及空間定位 196
6.5.3 深埋大理巖卸側壓破壞過程聲發(fā)射特征及空間定位 203
6.5.4 石英云母片巖真三軸卸側壓破壞試驗過程聲發(fā)射特征 208
6.6 巖體開挖松弛過程聲發(fā)射監(jiān)測及錨固效果評價 211
6.6.1 洞室開挖圍巖聲發(fā)射監(jiān)測及松弛圈劃分 211
6.6.2 洞室底板松弛特性聲發(fā)射精細監(jiān)測 214
6.6.3 基于聲發(fā)射精細監(jiān)測的巖體錨固效果評價 218
第7章 工程巖體力學參數取值 222
7.1 工程巖體力學參數取值方法 223
7.1.1 工程巖體力學參數值常用方法 223
7.1.2 工程巖體力學參數取值規(guī)范要求 224
7.1.3 工程巖體力學參數取值存在的問題 225
7.2 巖體力學參數取值影響因素 226
7.2.1 開挖松弛效應 226
7.2.2 尺寸效應 228
7.2.3 應力水平效應 229
7.2.4 復雜應力路徑效應 232
7.2.5 中間主應力效應 233
7.2.6 不同試驗方法對巖體強度參數取值的影響 236
7.3 巖體變形強度參數統(tǒng)計分析與經驗取值 238
7.3.1 巖體變形模量統(tǒng)計 238
7.3.2 巖體抗剪強度參數統(tǒng)計 241
7.3.3 結構面抗剪強度參數地質建議值統(tǒng)計 243
7.3.4 巖體抗壓強度和抗拉強度取值 245
7.4 典型工程巖體力學參數取值 246
7.4.1 葛洲壩202號泥化夾層剪切強度參數取值 246
7.4.2 三峽永久船閘邊坡巖體變形強度參數取值 249
7.4.3 清江水布埡地下廠房巖體變形強度參數取值 251
7.4.4 錦屏二級深埋引水隧洞圍巖力學參數取值 257
7.5 巖體力學參數取值研究展望 266