周期荷载下岩石大型三轴试件的变形和强度特性研究

本文介绍了作者在联邦德国卡尔斯鲁厄大学土岩力学研究所利用该所研制的大型三轴试验机进行周期荷载下大型三轴试验的情况和结果。岩石为薄层灰岩,试件直径为60cm,高为120cm。整个研究工作是基于分析不可逆变形的观点来探讨变形和强度特性的。在周期荷载作用下,不可逆变形的总量随着循环次数的增加而增长;但在不同的应力水平下,不可逆变形的发展趋势具有显著的,甚至是质的差异。应力水平很低时,最初几次的循环荷载将导致产生较大的不可逆变形;随着循环次数之增加,其不可逆变形的增长率逐步衰减,最终趋向于一个比较稳定的常值。但是当应力水平达到某一“门槛”值后,情景则迥然不同;循环次数之增加将促使不可逆变形的加速增长,最终导致整个试件的破坏。试验结果表明,这一特征应力值略低于常规三轴试验中的所谓“屈服值”。研究结果表明,每一个加荷-卸荷循环过程中的不可逆变形主要发生在超过这一“门槛”值后的区段内。研究这样的特征值对于探讨周期荷载作用下岩体的力学性质是十分重要的。由试验获得的不可逆变形与循环次数的关系曲线在形态上与流变曲线十分相似。也许,这并不是偶然现象。文章建议研究常规试验的强度值、流变试验的长期强度与周期荷载下的强度之间的关系。显然,这对于解决岩体工程问题中的强度取值和安全储备系数等问题具有重要意义。