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岩体载荷蠕变试验方法研究 摘要: 岩石载荷蠕变性能是岩石工程设计中必须考虑的因素之一。对于此类性质的测试,已有多种方法得到广泛应用,其中有常用的压缩蠕变试验、剪切蠕变试验和三轴蠕变试验。本文主要探讨了这些方法的原理、优缺点以及适用范围,同时简单介绍了现代化试验设备的工作原理。 1.引言 在岩石工程中,岩石的蠕变性能是很重要的一个因素。而对于岩石的蠕变性能的测试则是建立于正常应力条件下长时间加压变形的基础上的。对于这类试验,目前主要被采用的方法有压缩蠕变试验、剪切蠕变试验以及三轴蠕变试验。本文的目的在于探讨这些方法的优劣和适用范围,对于未来的岩石工程设计和实验研究提供一些指导。 2.压缩蠕变试验 压缩蠕变试验是一种常见的岩石蠕变性能测试方法,其基本原理就是将采集的岩石样品放置在一个受力塞之下,然后把加上的重物不断加重,直到达到所需要的预设应力为止,此时便开始施加压缩载荷。在相同的载荷条件下,样品的长度,直径,形状和温度等因素是很关键的。 优点: (1)压缩蠕变试验可以对岩石作出较为真实的反应,即其反应比较接近真实的岩石载荷蠕变状态,从而保证了试验的准确性。 (2)可适用于各种不同类型的岩石和不同的地质条件中进行测试,具有较强的普适性。 缺点: (1)测试过程中需要保持稳定的压缩力,否则会造成试验结果不可信。 (2)试验结果不能完全反应岩石蠕变的本质,因此需要结合其他的测试方法进行分析。 (3)测试过程需要较长时间和精确的设备,投入成本较高。 3.剪切蠕变试验 剪切蠕变试验钻石工程设计中,其目的就是考察岩石的剪切蠕变性能。通常采用直径比为1:2的圆柱形样品进行测试。 优点: (1)试验原理简单,操作方便。 (2)可以在相对短时间内获得很多的数据,大大提高了测试的效率。 缺点: (1)很难重现实际的岩石剪切负载蠕变情况,导致测试结果不够精准。 (2)难以获得很多类型的岩石试样,因此适用范围有限。 4.三轴蠕变试验 三轴蠕变试验是一种较为复杂的岩石蠕变测试方法,能够更为真实地反映出三向应力点的岩石载荷蠕变情况。 优点: (1)试验结果较为精准,可以反映出实际情况下的岩石载荷蠕变状态。 (2)具有较高的实用性,适用范围较广。 缺点: (1)测试需要使用到较为复杂的设备和工具,成本较高。 (2)对于测试人员的技能和专业知识要求比较高。 5.现代化试验设备 纵观以上三种岩石蠕变试验方法,可以发现都需要使用比较复杂的测试设备。在现代化的试验设备中,试样通常是籽粒化的岩石或石块,这种设计有利于表现出真实的岩石载荷蠕变状态。 6.结论 岩石的载荷蠕变性能是影响其工程性能的重要因素,对于岩石工程设计和实验研究,岩石蠕变试验是不可缺少的检测方法。压缩蠕变试验可以更直接的反应出真实的岩石蠕变状态,性能测试适用范围比较广;剪切蠕变试验由于其测试原理简单,操作较为便捷且数据生成速度较为快捷。但是其结果比较偏差,难以重现实际的载荷蠕变情况。三轴蠕变试验由于其测试可适用性广泛,且结果较为精巧。在现代化的试验设备中,应该尽可能利用籽粒化的岩石或石块进行测试,以准确表现真实的岩石载荷蠕变状态。