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锦屏二级水电站大理岩不同应力路径下加卸载试验研究

李新平  肖桃李  汪斌  徐鹏程  
【摘要】:针对锦屏二级水电站引水隧洞赋存于高地应力环境的特点,对隧洞内的大理岩开展常规三轴压缩试验及峰前、峰后卸围压试验,通过试验数据对比分析,研究大理岩的强度变形特征及破裂机制。主要研究成果:(1)大理岩峰值强度与实时围压关系密切,应力路径不同、实时围压相同时,峰值强度相同。(2)围压效应明显,峰值强度随初始围压增加而增加;相比三轴加载试验,峰前卸围压试验峰值强度降低约19.5%,峰后卸围压试验规律不明显,而峰后卸围压试验达到峰值强度时的围压值约占初始围压值的97.2%,峰前卸围压试验结果较离散。(3)相比三轴加载试验,峰前卸围压试验c值降低约27.5%,φ值提高约22.6%,而与此相反,峰后卸围压试验c值增加约13.7%,φ值降低约6.5%,表明大理岩抗破裂的主控因素峰前卸围压试验由摩擦力控制,峰后卸围压试验由黏聚力控制。(4)峰后卸围压试验自卸荷点开始出现明显的应变平台,表现为理想塑性变形。(5)峰前卸围压试验的体积应变自卸荷点开始出现明显的转折点。(6)三轴压缩试验和峰后卸围压试验,大理岩的破坏模式主要为单一剪切破坏,随着围压增加,剪切破裂面端口的粗糙程度降低;峰前卸围压试验的破坏模式为:低围压时的劈裂破坏~中等围压时的"X"型共轭剪切破坏~高围压时的单一剪切破坏。这些研究结论揭示了锦屏大理岩加、卸载应力路径下的力学特性差异,可为西部深埋引水隧洞的开挖、支护设计及稳定性分析提供理论参考。

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