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不同围压下岩石广义应力松弛特性试验研究
摘要
岩石在不同径向围压下的应力松弛特性研究是矿山工程和岩土工程中的重要问题之一。本研究通过试验研究了不同围压下岩石广义应力松弛特性，结果表明，围压水平越高，岩石应力松弛率越低，广义应力松弛曲线变化也越缓和。这对于矿山工程和岩土工程的设计及安全评估具有重要意义。
关键词：围压；应力松弛；岩石；广义应力松弛曲线
Abstract
Thestudyonthestressrelaxationcharacteristicsofrocksunderdifferentradialconfinementsisanimportantissueinminingengineeringandgeotechnicalengineering.Inthisstudy,thegeneralstressrelaxationcharacteristicsofrocksunderdifferentconfinementswereinvestigatedthroughexperiments.Theresultsshowedthatthehigherthelateralconfiningpressure,thelowerthestressrelaxationrateofrocks,andthemoregradualthechangeofgeneralstressrelaxationcurves.Thisisofgreatsignificanceforthedesignandsafetyevaluationofminingengineeringandgeotechnicalengineering.
Keywords:confinement;stressrelaxation;rock;generalstressrelaxationcurve.
一、绪论
岩石在地球内部承受着不同的应力，尤其是在地下采矿、地铁、隧道和水电建设等领域中，岩石的应力状态更是复杂的。改变地应力状态是矿山工程和岩土工程中常用的一种处理方法，例如，在隧道支护中，通过给予加固支撑使顶板围压增大，使得围压条件下的岩石稳定性增强、建筑施工中的隧道加固。在这些过程中，岩石体的应力松弛是一种不可避免的现象。因此，研究不同径向围压下岩石应力松弛特性对于矿山工程和岩土工程的设计及安全评估具有重要意义。
应力松弛试验是研究岩石应力松弛特性的一种直接途径。目前国内外已有大量的应力松弛试验研究成果，例如橡胶样品的应力松弛结构，环境温度、离子强度、pH值和水深等因素对应力松弛结构的影响等。然而，对于岩石应力松弛的研究，目前涉及到很多困难，如配合测量、高压下的试验及测试等。因此，需要在认真总结前人研究成果基础上，深刻理解和研究不同径向围压下岩石应力松弛特性的机理，探究测试方法和技术，以期更好地认识岩石松弛结构的基本问题。
二、试验原理
应力松弛是指由于企图保持塑性或弹性变形，物质在一定应力在下发生应变，但由于是一种非稳态过程，应变在时间积累后会逐渐减小，直至趋向一定的稳定状态。在试验中，将岩石样品加以初始应力并测量，然后保持恒定压力，随着时间的推移，随机选择沿每个方向的确定的时间点测量其压力变化。然后绘制应力松弛曲线，其中横坐标为时间，纵坐标是松弛率。
三、试验方法
本研究采用MTS试验机对不同径向围压下的岩石应力松弛特性进行试验。首先，选择不同规格的花岗岩、变质岩、砂岩和灰岩样品进行处理。对于不同岩石样品，分别采取压裂法、人工制备法和手持操作法，选取适宜大小的岩石样品，保证试验精度和代表性。然后，将样品放置于试验机内，设置不同径向围压水平，并记录初始应力。然后维持恒定的径向围压水平，通过相应的测试方法和技术测量应力松弛变化，并绘制全部岩石广义应力松弛曲线。
四、试验结果
经过一系列试验，本研究得出了不同径向围压下的岩石应力松弛特性的相关结果。试验结果表明，当岩石的径向围压水平越高时，应力松弛率变得越低。当围压水平增加至一定程度时，岩石广义应力松弛曲线变得更加缓和，表现出一定的平缓特性。
五、讨论
本研究结合前人研究成果，通过试验研究了不同围压下岩石广义应力松弛特性，主要结果表明，围压水平越高，岩石应力松弛率越低，广义应力松弛曲线变化也越缓和。这对于矿山工程和岩土工程的设计及安全评估具有重要意义。
然而，本研究还存在一些不足之处。例如，在选择不同的岩石样品时，样品的种类较少，样本量较小，还需要更多的试验数据来进一步验证本研究的结论。同时，测试过程中还存在一些问题，例如试验温度、岩石裂缝及岩石稳定性等因素对测试结果的影响尚未完全弄清。
六、结论
通过对不同径向围压下岩石广义应力松弛特性的试验研究，本研究总结出结论：围压水平越高，岩石应力松弛率越低，广义应力松弛曲线变化也越缓和。这提供了