深部軟弱地層TBM圍巖力學(xué)行為試驗(yàn)研究

黃 興,劉泉聲,2,劉 濱,劉愷德,黃詩(shī)冰

(1．中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430071;2．武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院水工巖石力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430072;3．中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院有限公司,陜西西安 710054)

深部軟弱地層TBM圍巖力學(xué)行為試驗(yàn)研究

黃 興1,劉泉聲1,2,劉 濱1,劉愷德3,黃詩(shī)冰1

(1．中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430071;2．武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院水工巖石力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430072;3．中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院有限公司,陜西西安 710054)

為揭示TBM深部軟弱圍巖變形破壞力學(xué)特性,開(kāi)展了反映深埋隧道TBM機(jī)械開(kāi)挖卸荷本質(zhì)——高初始圍壓下緩慢準(zhǔn)靜態(tài)卸荷這一卸荷特征的砂質(zhì)泥巖三軸卸圍壓試驗(yàn),研究結(jié)果表明：緩慢卸荷條件下的巖石峰前應(yīng)力-應(yīng)變曲線接近于常規(guī)三軸壓縮峰前應(yīng)力-應(yīng)變曲線,卸荷屈服階段產(chǎn)生損傷擴(kuò)容,側(cè)向變形加速增長(zhǎng),從體積壓縮開(kāi)始轉(zhuǎn)向擴(kuò)容;應(yīng)力達(dá)到峰值強(qiáng)度后,巖石首先發(fā)生1～2級(jí)脆性跌落,隨著圍壓繼續(xù)緩慢卸荷,巖石沿一條斜率較小的近似斜直線發(fā)生伴隨有多級(jí)次生微破裂的線性應(yīng)變軟化;巖石變形全過(guò)程由彈性變形段、峰前卸荷損傷擴(kuò)容段、峰后脆性跌落段、含有多級(jí)微破裂的線性應(yīng)變軟化段以及殘余強(qiáng)度階段組成;巖石緩慢卸荷發(fā)生宏觀張剪復(fù)合破壞,并伴有軸向劈裂裂紋,破裂斷面為由許多劈裂裂紋相互貫通形成具有一定寬度的剪切帶,剪切帶內(nèi)劈裂的巖片在軸向擠壓力和沿破裂面的剪切力共同作用下被擠壓和摩擦成許多細(xì)顆粒和巖粉。……