1 引言
岩体蠕变是指在常值应力持续作用下，岩体变形随试件而持续增长发展的过程。岩石蠕变与岩石工程和隧道设计施工的关系最为密切，该方面的研究工作也最具重要性和工程实用价值。室内蠕变试验是了解岩体蠕变力学特性的主要手段，岩体在不同应力状态下的不同蠕变试验曲线如图1所示。
图1 岩石3种典型的蠕变试验曲线
图1中，Ο1A、AB、BC阶段分别代表初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变，ε代表应用，t代表时间，Ο为坐标原点。
2 类岩石试件配置及常规强度测试
类岩石材料取石膏混合材料，辅料为重晶石粉、石英砂、铁精粉、松香、酒精的拌合料。试件加工过程为：1）量取；2）拌匀；3）组装模具（模具实体见图2）；4）填料；5）压力成型；6）拆模；7）养护。
图2 模具实体
加工成的标准试件如图3所示。
图3 试件样本
在电液伺服万能试验机上测试试件的单轴抗压强度，所使用广州澳金生产的试验机如图4所示。
图4 电液伺服万能试验机
试验测得试件的平均单轴抗压强度为2.65MPa，为试件蠕变分级加载提供参考和依据。
3 类岩石试件蠕变试验
蠕变试验机系统如图5所示。
图5 蠕变试验机系统
因为试件的单轴抗压强度为2.65MPa，所以，蠕变试验所加初始荷载为1.07kN，先位移控制，再应力控制，采样间隔为1min。当位移增量小于0.001mm/h时，可施加下一级荷载，各级荷载持续时间约为2h，直至试件破坏。
随机选取4个试样进行测试，荷载级别分别为21%σc，33%σc，45%σc，58%σc，70%σc，82%σc，94%σc（σc为试样单轴抗压强度）
试件蠕变破坏形态如图6所示，多为劈裂破坏，破坏机理与岩石蠕变破坏类似。
图6 试件蠕变破坏形态
以试样1为例，各级荷载作用下相似模型的蠕变变形如图7所示。
图7 试样1轴向变形与时间关系
图7（a）所示为前六应力水平阶段。从图7（a）可以看出，各级应力荷载作用下，试件轴向变形曲线属于同一类型，即只出现初始蠕变和稳态蠕变两个阶段，并且当应力水平较低时，稳态蠕变的斜率随应力水平的增大而增大；图7（b）所示：试验应力一旦达到试样的破坏应力阀值，蠕变就会在较短的时间内迅速进入非线性加速破坏阶段。
图7表明，类岩石蠕变试验结果符合图1中岩石的3种典型蠕变试验曲线，即控制应力的大小可出现初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变三个阶段。
4 结论
试验验证，类岩石和现场岩石蠕变特性相似。所以，对于较难采样的工程现场，可根据相似原理，通过对类岩石的蠕变力学分析类推现场岩石的蠕变性质。该研究能够为地下洞室围岩的稳定性提供技术服务。 |
