巖體原位試驗(yàn)新技術(shù)及其工程應(yīng)用

目錄
第1章 緒論 1
1.1 巖體變形及強(qiáng)度性質(zhì)常規(guī)原位試驗(yàn)技術(shù) 1
1.1.1 承壓板法巖體變形試驗(yàn) 1
1.1.2 隧洞徑向加壓法巖體變形試驗(yàn) 5
1.1.3 巖體強(qiáng)度特性原位直剪試驗(yàn) 6
1.2 巖體原位三軸試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀 7
1.3 巖體原位流變?cè)囼?yàn)現(xiàn)狀 7
1.4 裂隙巖體破壞過程精細(xì)測(cè)試研究現(xiàn)狀 8
1.4.1 巖體結(jié)構(gòu)螺旋CT掃描成像 8
1.4.2 巖石試驗(yàn)紅外熱成像 9
1.4.3 巖石破壞過程聲發(fā)射測(cè)試技術(shù) 10
1.5 巖體力學(xué)參數(shù)取值現(xiàn)狀 11
1.5.1 巖體變形模量取值方法 11
1.5.2 巖體強(qiáng)度參數(shù)取值方法 12
1.5.3 軟弱結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值方法 12
1.5.4 工程巖體力學(xué)參數(shù)取值存在的問題 13
第2章 巖體原位抗剪試驗(yàn)新技術(shù) 14
2.1 壩基軟巖大型抗力體試驗(yàn) 15
2.1.1 試驗(yàn)概況 15
2.1.2 巖體變形特征 15
2.1.3 巖體變形破壞機(jī)制分析 20
2.1.4 巖體抗剪強(qiáng)度及允許抗力 20
2.2 邊坡巖體拉剪強(qiáng)度試驗(yàn) 21
2.2.1 試驗(yàn)概況 21
2.2.2 試驗(yàn)成果 21
2.2.3 巖體拉剪強(qiáng)度準(zhǔn)則 22
2.3 巖體高壓直剪試驗(yàn) 24
2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備 24
2.3.2 試驗(yàn)方案 25
2.3.3 試驗(yàn)成果 25
2.3.4 巖體強(qiáng)度參數(shù)分析 26
2.3.5 試樣直剪破壞特征 31
第3章 高應(yīng)力條件下巖體原位變性試驗(yàn) 32
3.1 巖體原位高壓變形試驗(yàn)技術(shù)研發(fā) 33
3.1.1 剛性承壓板中心孔法巖體高壓變形試驗(yàn)技術(shù) 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(yàn)微機(jī)伺服控制試驗(yàn)技術(shù) 39
3.2 深埋隧洞巖體剛性承壓板中心孔法高壓變形試驗(yàn) 41
3.2.1 高應(yīng)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(cè)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(yàn) 44
3.2.4 高地應(yīng)力環(huán)境下不同深度巖體的變形參數(shù) 46
3.2.5 應(yīng)力水平對(duì)巖體變形參數(shù)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(yàn)研究目的 52
3.3.2 柔性板中心孔法巖體變形試驗(yàn) 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(yàn) 58
3.4.1 試驗(yàn)研究目的 58
3.4.2 伺服控制承壓板變形試驗(yàn) 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(fù)雜應(yīng)力路徑巖體原位真三軸試驗(yàn) 62
4.1 YXSW-12巖體原位真三軸試驗(yàn)系統(tǒng) 63
4.1.1 試驗(yàn)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(yàn)方法 68
4.1.6 成果處理 70
4.2 柱狀節(jié)理巖體力學(xué)特性原位真三軸試驗(yàn) 73
4.2.1 巖體原位真三軸試驗(yàn)應(yīng)力路徑 73
4.2.2 三向應(yīng)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(qiáng)度特性 79
4.2.4 柱狀節(jié)理玄武巖卸側(cè)壓破壞特征 80
4.3 深埋巖體原位高壓真三軸卸側(cè)壓破壞試驗(yàn).81
4.3.1 試樣制備及試驗(yàn)方案 81
4.3.2 深埋大理巖原位真三軸應(yīng)力-應(yīng)變*線特征 83
4.3.3 深埋大理巖原位真三軸強(qiáng)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(xué)特性原位真三軸試驗(yàn) 92
4.4.1 試驗(yàn)布置及試驗(yàn)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(cè)壓破壞強(qiáng)度特性 98
4.4.4 薄層大理巖化白云巖卸側(cè)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(yàn).100
4.5.1 試樣制備及試驗(yàn)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(qiáng)度特性 105
4.5.4 石英云母片巖原位真三軸試驗(yàn)破壞特征 110
第5章 巖體原位流變?cè)囼?yàn) 111
5.1 巖體原位流變?cè)囼?yàn)新技術(shù) 112
5.1.1 巖體原位載荷流變?cè)囼?yàn)技術(shù) 112
5.1.2 巖體原位真三軸流變?cè)囼?yàn)技術(shù) 117
5.2 三峽永久船閘花崗巖原位單軸、三軸壓縮流變?cè)囼?yàn) 124
5.2.1 單軸壓縮流變?cè)囼?yàn) 124
5.2.2 常規(guī)三軸壓縮流變?cè)囼?yàn) 126
5.2.3 流變模型及流變參數(shù) 126
5.2.4 三峽永久船閘邊坡巖體長(zhǎng)期變形分析 127
5.3 薄層大理巖化白云巖真三軸流變?cè)囼?yàn) 129
5.3.1 試驗(yàn)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(shù) 131
5.3.4 長(zhǎng)期強(qiáng)度 134
5.4 高應(yīng)力條件下大理巖原位真三軸流變?cè)囼?yàn) 136
5.4.1 試驗(yàn)布置 137
5.4.2 高應(yīng)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(shù) 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(cè)壓流變?cè)囼?yàn) 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(cè)壓流變特征 144
5.5.3 石英云母片巖真三軸卸側(cè)壓流變模型及流變參數(shù) 146
5.5.4 石英云母片巖長(zhǎng)期強(qiáng)度 148
5.6 柱狀節(jié)理玄武巖原位載荷流變?cè)囼?yàn) 150
5.6.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c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(shù) 152
5.7 軟巖地基載荷流變?cè)囼?yàn) 153
5.7.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)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(fù)合地基流變特征與流變模型 159
5.7.4 樁-頁巖復(fù)合地基流變機(jī)理分析 160
第6章 裂隙巖體變形破壞過程精細(xì)測(cè)試 162
6.1 精細(xì)測(cè)試綜合集成技術(shù) 163
6.1.1 巖體結(jié)構(gòu)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(shù) 166
6.1.4 紅外熱成像 171
6.2 巖體破壞過程波速-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及特征強(qiáng)度判斷 173
6.2.1 巖體單軸壓縮全過程波速-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 174
6.2.2 巖體真三軸加載破壞全過程波速-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 175
6.2.3 巖體真三軸卸側(cè)壓破壞波速-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系 177
6.2.4 基于波速-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的巖體強(qiáng)度特征值判定 178
6.3 含裂紋巖塊單軸壓縮破裂過程精細(xì)探測(cè) 180
6.3.1 含裂紋巖塊漸進(jìn)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(shù)的含裂紋巖塊漸進(jìn)破壞過程的精細(xì)描述 185
6.3.4 含裂紋巖塊漸進(jìn)破壞過程的斷裂機(jī)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(yàn)過程聲發(fā)射測(cè)試 192
6.4.2 巖體直剪破壞聲發(fā)射信號(hào)時(shí)序特征 192
6.4.3 巖體直剪破壞聲發(fā)射信號(hào)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(yàn)過程聲發(fā)射測(cè)試 195
6.5.2 柱狀節(jié)理玄武巖卸側(cè)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(cè)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(cè)壓破壞試驗(yàn)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(cè)及錨固效果評(píng)價(jià) 211
6.6.1 洞室開挖圍巖聲發(fā)射監(jiān)測(cè)及松弛圈劃分 211
6.6.2 洞室底板松弛特性聲發(fā)射精細(xì)監(jiān)測(cè) 214
6.6.3 基于聲發(fā)射精細(xì)監(jiān)測(cè)的巖體錨固效果評(píng)價(jià) 218
第7章 工程巖體力學(xué)參數(shù)取值 222
7.1 工程巖體力學(xué)參數(shù)取值方法 223
7.1.1 工程巖體力學(xué)參數(shù)值常用方法 223
7.1.2 工程巖體力學(xué)參數(shù)取值規(guī)范要求 224
7.1.3 工程巖體力學(xué)參數(shù)取值存在的問題 225
7.2 巖體力學(xué)參數(shù)取值影響因素 226
7.2.1 開挖松弛效應(yīng) 226
7.2.2 尺寸效應(yīng) 228
7.2.3 應(yīng)力水平效應(yīng) 229
7.2.4 復(fù)雜應(yīng)力路徑效應(yīng) 232
7.2.5 中間主應(yīng)力效應(yīng) 233
7.2.6 不同試驗(yàn)方法對(duì)巖體強(qiáng)度參數(shù)取值的影響 236
7.3 巖體變形強(qiáng)度參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析與經(jīng)驗(yàn)取值 238
7.3.1 巖體變形模量統(tǒng)計(jì) 238
7.3.2 巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)統(tǒng)計(jì) 241
7.3.3 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)地質(zhì)建議值統(tǒng)計(jì) 243
7.3.4 巖體抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度取值 245
7.4 典型工程巖體力學(xué)參數(shù)取值 246
7.4.1 葛洲壩202號(hào)泥化夾層剪切強(qiáng)度參數(shù)取值 246
7.4.2 三峽永久船閘邊坡巖體變形強(qiáng)度參數(shù)取值 249
7.4.3 清江水布埡地下廠房巖體變形強(qiáng)度參數(shù)取值 251
7.4.4 錦屏二級(jí)深埋引水隧洞圍巖力學(xué)參數(shù)取值 257
7.5 巖體力學(xué)參數(shù)取值研究展望 266