Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và mô hình cấu trúc về các tính chất phụ thuộc theo thời gian của một sự gián đoạn tự nhiên được lấp đầy
Tóm tắt
Các tính chất phụ thuộc theo thời gian của các sự gián đoạn tự nhiên được lấp đầy đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định lâu dài của các hầm. Nghiên cứu này đã phát triển một phương pháp lấy mẫu mới để chuẩn bị các mẫu của các sự gián đoạn được lấp đầy tự nhiên, sau đó các mẫu này được thực hiện thí nghiệm trườn cắt dưới các ứng suất pháp lý khác nhau. Các tính chất phụ thuộc theo thời gian, bao gồm biến dạng trườn, biến dạng tức thời, tốc độ trườn ổn định, và sức chịu lâu dài đã được phân tích một cách cẩn thận. Kết quả cho thấy sự gia tăng theo cấp số nhân của biến dạng trườn tích lũy và tốc độ trườn ổn định với việc tăng cường ứng suất cắt. Đáng chú ý, dưới ứng suất pháp lý thấp hơn (0.2 MPa), việc nén cục bộ và sự quay của các hạt đá trong các vật liệu lấp đầy của các mẫu gián đoạn dẫn đến sự giảm biến dạng trườn. Dựa trên các kết quả thí nghiệm, một yếu tố lưu biến mới dựa trên lý thuyết hư hỏng trườn Kachanov–Rabotnov đã được đề xuất. Bằng cách kết hợp yếu tố phi tuyến này theo chuỗi với mô hình Burgers cổ điển, một mô hình trườn cấu trúc đã được thiết lập để mô tả ba giai đoạn trườn của các sự gián đoạn lấp đầy tự nhiên. Dữ liệu thí nghiệm được trình bày và mô hình trườn đã được phát triển có thể phục vụ như những tài liệu tham khảo quý giá nhằm đảm bảo sự ổn định và an toàn lâu dài của các hầm đi qua các sự gián đoạn.
Từ khóa
#Tính chất phụ thuộc theo thời gian #gián đoạn tự nhiên #biến dạng trườn #mô hình hư hỏng #độ ổn định của hầmTài liệu tham khảo
Cai MF (2013) Rock mechanics and engineering. Science Press, Beijing
Christensen R (2012) Theory of viscoelasticity: an introduction. Elsevier, London
Danesh NN, Chen Z, Connell LD, Kizil MS, Pan Z, Aminossadati SM (2017) Characterisation of creep in coal and its impact on permeability: an experimental study. Int J Coal Geol 173:200–211
Huang M, Zhan JW, Xu CS, Jiang S (2020) New creep constitutive model for soft rocks and its application in the prediction of time-dependent deformation in tunnels. Int J Geomech. https://doi.org/10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001663
Jia CJ, Xu WY, Wang RB, Wang SS, Lin ZN (2018) Experimental investigation on shear creep properties of undisturbed rock discontinuity in Baihetan Hydropower Station. Int J Rock Mech Min Sci 104:27–33. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2018.02.011
Lei M, Zhu B, Gong C, Ding W, Liu L (2021) Sealing performance of a precast tunnel gasketed joint under high hydrostatic pressures: site investigation and detailed numerical modeling. Tunnell Underground Space TecHnol 115:104082. https://doi.org/10.1016/j.tust.2021.104082
Li Y, Xia C (2000) Time-dependent tests on intact rocks in uniaxial compression. Int J Rock Mech Min Sci 37:467–475. https://doi.org/10.1016/s1365-1609(99)00073-8
Lin QX, Liu YM, Tham LG, Tang CA, Lee PKK, Wang J (2009) Time-dependent strength degradation of granite. Int J Rock Mech Min Sci 46:1103–1114. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2009.07.005
Lin H, Zhang X, Cao R, Wen Z (2020) Improved nonlinear Burgers shear creep model based on the time-dependent shear strength for rock. Environ Earth Sci. https://doi.org/10.1007/s12665-020-8896-6
Liu L, Xu W (2015) Experimental researches on long-term strength of granite gneiss. Adv Mater Sci Eng 2015:1–9. https://doi.org/10.1155/2015/187616
Liu A, Lin W, Jiang J (2019a) Investigation of the long-term strength properties of a discontinuity by shear relaxation tests. Rock Mech Rock Eng 53:831–840. https://doi.org/10.1007/s00603-019-01945-y
Liu A, Lin W, Jiang J (2019b) Laboratory and constitutive analysis of relaxation tests for time-dependent properties of discontinuities. Constr Build Mater. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.116688
Lockner D (1993) Room temperature creep in saturated granite. J Geophys Res Solid Earth 98:475–487. https://doi.org/10.1029/92JB01828
Martin CD, Chandler NA (1994) The progressive fracture of Lac du Bonnet granite. Int J Rock Mech Min Sci Geomech Abstracts 31:643–659. https://doi.org/10.1016/0148-9062(94)90005-1
Meng L, Li T, Jiang Y, Wang R, Li Y (2013) Characteristics and mechanisms of large deformation in the Zhegu mountain tunnel on the Sichuan-Tibet highway. Tunn Undergr Space Technol 37:157–164. https://doi.org/10.1016/j.tust.2013.03.009
Mishra B, Verma P (2015) Uniaxial and triaxial single and multistage creep tests on coal-measure shale rocks. Int J Coal Geol 137:55–65. https://doi.org/10.1016/j.coal.2014.11.005
Patton FD (1966) Multiple modes of shear failure in rock. In: 1st ISRM Congress. International society for rock mechanics and rock engineering, Lisbon, Portugal, 5
Rabotnov YN (1969) Creep problems in structural members. North-Holland, Amsterdam
Shi A, Wei Y, Wu J, Ren D, Tang M (2020) Study on the shear deformation of intralayer shear bands at the Baihetan hydropower station dam foundation. Bull Eng Geol Env 79:3517–3532. https://doi.org/10.1007/s10064-020-01799-7
Singhal B, Gupta R (1999) Fractures and discontinuities. In: Applied hydrogeology of fractured rocks. Springer. pp 13–35
Steiner W (1996) Tunnelling in squeezing rocks: case histories. Rock Mech Rock Eng 29:211–246
Tan TK (1966)In: Determination of the rheological parameters and the hardening coefficients of Clays. Rheology and Soil Mechanics/Rhéologie et Mécanique des Sols. Springer, 256–272
Urai JL, Spiers CJ, Zwart HJ, Lister GS (1986) Weakening of rock salt by water during long-term creep. Nature 324:554–557
Valanis KC (1981) On the substance of Rivlin’s remarks on the endochronic theory. Int J Solids Struct 17:249–265
Wang J, Liu X, Song Z, Zhao B, Jiang B, Huang T (2018) A whole process creeping model of salt rock under uniaxial compression based on inverse S function. Chin J Rock Mech Eng 37:27–40
Wang Z, Gu L, Zhang Q, Yue S, Zhang G (2020) Creep characteristics and prediction of creep failure of rock discontinuities under shearing conditions. Int J Earth Sci 109:945–958. https://doi.org/10.1007/s00531-020-01842-8
Wu D-S, Meng L-B, Li T-B, Lai L (2016) Study on rheological properties and long-term strength of limestone triaxial high temperature after heat treatment. Rock Soil Mech 37:183–191. https://doi.org/10.16285/j.rsm.2016.S1.024
Wu C, Chen Q, Basack S, Karekal S (2018) Laboratory investigation on rheological properties of greenschist considering anisotropy under multi-stage compressive creep condition. J Struct Geol 114:111–120. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2018.06.011
Wu LZ, Li SH, Sun P, Huang RQ, Li B (2019) Shear creep tests on fissured mudstone and an improved time-dependent model. Pure Appl Geophys 176:4797–4808. https://doi.org/10.1007/s00024-019-02257-6
Wu F, Gao R, Zou Q, Chen J, Liu W, Peng K (2020) Long-term strength determination and nonlinear creep damage constitutive model of salt rock based on multistage creep test: implications for underground natural gas storage in salt cavern. Energy Sci Eng 8:1592–1603. https://doi.org/10.1002/ese3.617
Xie SY, Shao JF (2006) Elastoplastic deformation of a porous rock and water interaction. Int J Plast 22:2195–2225. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2006.03.002
Xu T, Xu Q, Tang C-A, Ranjith PG (2013) The evolution of rock failure with discontinuities due to shear creep. Acta Geotech 8:567–581. https://doi.org/10.1007/s11440-013-0244-5
Yang S-Q, Cheng L (2011) Non-stationary and nonlinear visco-elastic shear creep model for shale. Int J Rock Mech Min Sci 48:1011–1020. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2011.06.007
Yu C, Tang S, Tang CA, Duan D, Zhang Y, Liang Z, Ma K, Ma T (2019) The effect of water on the creep behavior of red sandstone. Eng Geol 253:64–74. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2019.03.016
Zhang Y, Xu W-Y, Gu J-J, Wang W (2013) Triaxial creep tests of weak sandstone from fracture zone of high dam foundation. J Central South Univ 20:2528–2536. https://doi.org/10.1007/s11771-013-1765-7
Zhang Q, Shen M, Ding W (2015) The shear creep characteristics of a Green schist weak structural marble surface. Mech Adv Mater Struct 22:697–704. https://doi.org/10.1080/15376494.2011.584147
Zhang Qing Z, Shen Ming R, Jang Bo A, Ding Wen Q (2016) Creep behavior of rocks with rough surfaces. J Mater Civ Eng 28:04016063. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001557
Zhao X, Chen B, Zhao H, Jie B, Ning Z (2012) Laboratory creep tests for time-dependent properties of a marble in Jinping II hydropower station. J Rock Mech Geotech Eng 4:168–176. https://doi.org/10.3724/sp.J.1235.2012.00168
Zhou HW, Wang CP, Han BB, Duan ZQ (2011) A creep constitutive model for salt rock based on fractional derivatives. Int J Rock Mech Min Sci 48:116–121. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2010.11.004
Zhu JB, Zhou T, Liao ZY, Sun L, Li XB, Chen R (2018) Replication of internal defects and investigation of mechanical and fracture behaviour of rock using 3D printing and 3D numerical methods in combination with X-ray computerized tomography. Int J Rock Mech Min Sci 106:198–212. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2018.04.022