漿體膨脹材料充填體的流變性能研究.pdf

1、充填體的穩(wěn)定性和耐久性是衡量一種充填材料是否符合工程要求的重要標(biāo)準(zhǔn)。漿體膨脹材料因其漿體黏度小、流動性好、強度高、膨脹主動接頂?shù)葍?yōu)點，逐漸在礦山充填以及地下洞室等領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。然而關(guān)于其流變性能方面的研究仍有一定的欠缺，本文主要針對漿體膨脹材料充填體的流變性能進行試驗和探究。
　　本文主要采用單軸壓縮蠕變的相關(guān)方法和理論，輔助以循環(huán)加卸載等試驗，對充填體的流變性能及相關(guān)力學(xué)參數(shù)進行研究。改善了以往單純以軸向變形為參照標(biāo)準(zhǔn)的方

2、法，以充填體的變形模量和泊松比為研究對象。對兩參數(shù)的時效性和變化速率進行了詳盡的研究。據(jù)此探究了漿體膨脹材料充填體的應(yīng)力應(yīng)變與時間的關(guān)系，同時利用數(shù)值解析和計算機模擬的方法對充填體的蠕變本構(gòu)方程進行了擬合，并據(jù)此對充填體的時變強度進行了演繹研究，這對于研究充填體的時效性和耐久性有一定的指導(dǎo)意義。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）漿體膨脹材料充填體的拉壓比約為0.16，屬脆性較明顯材料。在加載時，每級荷載下充填體都有瞬時形變，其

3、后為蠕變形變。單一荷載水平作用下，充填體蠕變隨受荷時間的增加而增長，進入穩(wěn)定蠕變階段后增長速率趨于不為0的常數(shù)。不同荷載水平作用下穩(wěn)定蠕變增長率隨荷載的增大而提高。充填體橫、軸向變形均存在應(yīng)力閾值，橫向應(yīng)力閾值大約為軸向的60％～80%。橫向變形比軸向變形要更敏感一些?？梢酝ㄟ^充填體蠕變的泊松比來預(yù)測充填體變形程度。當(dāng)充填體泊松比超過0.4時，充填體橫向變形進入加速階段；當(dāng)泊松比達到0.6，充填體可能已經(jīng)進入加速蠕變階段。
　?。?/p>

4、2）以充填體單軸壓縮蠕變試驗為基礎(chǔ)，通過分析蠕變曲線特征確定伯格斯模型描述漿體膨脹材料充填體蠕變特征具有良好的適應(yīng)性。采用 origin8.0最小二乘法利用蠕變曲線反分析得到伯格斯模型參數(shù)，建立一維情況下的漿體膨脹材料充填體本構(gòu)方程。依據(jù)蠕變模型研究充填體時變強度可知，持續(xù)受力10年漿體膨脹材料充填體抗壓強度降低17.83%，持續(xù)受力100年充填體抗壓強度降低49.33%。利用FLAC3D模擬出的蠕變、應(yīng)力、應(yīng)變隨時間變化情況與解析值基

5、本一致。當(dāng)外荷載持續(xù)作用于充填體結(jié)構(gòu)時，即使載荷很小，隨時間增長，漿體膨脹材料充填體內(nèi)部依舊發(fā)生持續(xù)劣化。
　　（3）對充填體蠕變影響因素研究表明，含水率的影響是最明顯的。隨著充填體含水率的提高，充填體各項力學(xué)參數(shù)都得到了相應(yīng)提升，充填體的粘滯系數(shù)也逐漸增大，尤其是在較高應(yīng)力水平階段，而蠕變速率隨含水率提高逐漸降低；尺寸效應(yīng)對于漿體膨脹材料充填體這種均質(zhì)結(jié)構(gòu)單元很小的固體材料影響很小，幾乎可以忽略不計，這對于將室內(nèi)小尺寸試件試驗研

6、究結(jié)論應(yīng)用到生產(chǎn)現(xiàn)場有極大的指導(dǎo)意義；加載速率對充填體的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是充填體變形速率是一定的，當(dāng)加載速率小于或者等于充填體的變形速率時，充填體的變形是充分的，此時所測得變形速率即為充填體變形真實速率。當(dāng)加載速率大于充填體變形速率時，充填體變形就會滯后于加載速率，這時候會表現(xiàn)出一些參數(shù)變大的“假象”，此時過大的加載速率對充填體有一定的沖擊破壞作用；另一個方面，隨加載速率的提高充填體試件的瞬時變形模量逐漸增大，而且隨應(yīng)力水