王海龍，戎密仁，戎虎仁，董 浩，曹海云，趙二朋，范昊嘉

(1.石家莊鐵道大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，石家莊 050043；2.河北建筑工程學(xué)院 土木工程學(xué)院，河北 張家口 075000； 3.山西大學(xué)土木工程系，太原 030013；4.河北建筑工程學(xué)院 建筑與藝術(shù)學(xué)院，河北 張家口 075000；5.石家莊鐵道大學(xué) 土木學(xué)院，石家莊 050043)

圍巖類型對(duì)隧道及地下工程的整體穩(wěn)定性和施工工藝影響較大，而深埋于地下的巖體往往會(huì)形成各種裂隙、斷層、節(jié)理等弱化結(jié)構(gòu)面，承受較大的地應(yīng)力，內(nèi)部積聚的能量較大[1-3]；在工程實(shí)際過程中，為了克服不同施工開挖速率，有可能造成的巖爆、坍塌等工程災(zāi)害，對(duì)弱化結(jié)構(gòu)面往往會(huì)采取注漿加固措施. 因此，研究不同速率對(duì)注漿體力學(xué)特性的影響，對(duì)合理評(píng)估注漿效果，選擇施工方案和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有著極其重要的意義[4-7]. 國(guó)內(nèi)外專家針對(duì)不同加載速率對(duì)巖石力學(xué)特性影響方面展開了大量工作，其中,文獻(xiàn)[8]借助單軸壓縮試驗(yàn)，研究了不同加載速率下紅砂巖變形局部化演化特征與巖石、泊松比變化及能量積累和釋放特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系；文獻(xiàn)[9-12]基于巖體單軸試驗(yàn)，研究了不同應(yīng)變速率的應(yīng)變速率效應(yīng)、彈性參數(shù)變化、巖體破裂特性以及破環(huán)程度的影響；文獻(xiàn)[13]借助單軸壓縮試驗(yàn)研究了能量演化在含黏結(jié)面不完整巖石受載過程中的規(guī)律；文獻(xiàn)[14]采用4種不同的加載速率對(duì)紅砂巖試件進(jìn)行了單軸循環(huán)加、卸載試驗(yàn)，得到了彈性能和耗散能隨應(yīng)力的演化及分配規(guī)律；文獻(xiàn)[15]研究了巖石損傷破壞過程中能量耗散過程與剪脹變形間的關(guān)系；文獻(xiàn)[16]通過均質(zhì)巖石試件單軸壓縮實(shí)驗(yàn)，分析了破壞特征，損傷演化過程中的能量耗散與傳遞規(guī)律.

雖然前人關(guān)于巖石加載速率效應(yīng)方面作了很多研究工作，而針對(duì)裂隙注漿體力學(xué)性能、加載過程中能量變化及分配規(guī)律、最終破壞形態(tài)等三者之間關(guān)系的研究相對(duì)較少，本文基于這3個(gè)方面，借助單軸壓縮試驗(yàn)、高清攝像技術(shù)和數(shù)字散斑等方法展開研究，探求其中的關(guān)系，為注漿加固工程的定性和定量研究提供新的思路.

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品選自山東臨沂莒南紅砂巖，主要成分是黏土質(zhì)、硅質(zhì)、陸源粉砂. 其中，黏土質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為50%～55%；硅質(zhì)含量為35%～40%；陸源粉砂含量約為10%.

PG-SI無(wú)收縮自密實(shí)高強(qiáng)灌漿料主要組份：1)膠凝材料：高強(qiáng)水泥、微硅粉；2)膨脹組分：石膏；3)早強(qiáng)組分：硫酸鈉、氯化鋰早強(qiáng)劑；4)減水組分：聚羧酸高效減水劑；5)增稠保水組分：低粘度的纖維素醚；6)骨料：河砂.

為確保試驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，縮短養(yǎng)護(hù)時(shí)間、提高強(qiáng)度上升速度、減少注漿后漿體部分的收縮變形，進(jìn)一步研究高強(qiáng)注漿體變應(yīng)變速率下力學(xué)性能，配置的PG-SI高強(qiáng)灌漿料材料配比:m(水)∶m(減水劑)∶m(PG-SI灌漿料)=100∶5∶20，試驗(yàn)所用紅砂巖、注漿材料及稱量設(shè)備見圖1. 通過對(duì)紅砂巖、P.O 42.5和PG-SI無(wú)收縮自密實(shí)高強(qiáng)灌漿料試樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)得出，三者的單軸抗壓強(qiáng)度值分別為46.85、24.66、54.93 MPa. 圖2為3種材料強(qiáng)度對(duì)比圖.

(a)PG-SI高強(qiáng)灌漿料 (b)容器及稱量?jī)x器 (c)原始巖樣

圖2 巖體及注漿材料強(qiáng)度對(duì)比

1.2 試樣制作

為了確保切割、打磨后試樣的尺寸準(zhǔn)確與規(guī)范，在對(duì)原始紅砂巖巖樣初次切割時(shí)，各方向多預(yù)留2 mm，即借助割石機(jī)、磨石機(jī)將紅砂巖制作成規(guī)格為32 mm×62 mm×122 mm長(zhǎng)方體初步試樣. 以傾角θ和寬度d的線條試樣制作為例，借助工具尺和畫線筆，在試樣表面的長(zhǎng)度和寬度方向確定其中軸線和尺寸中心點(diǎn)并進(jìn)行標(biāo)記；通過三角函數(shù)關(guān)系得到傾角θ裂紋斜向長(zhǎng)度中線，以此中線為基準(zhǔn)，上下各偏移d/2，即得到傾角θ和寬度d的試樣線條，然后沿著所得的兩條斜線進(jìn)行切割、植入對(duì)應(yīng)厚度d的橡膠墊，并綁扎膠帶；而后對(duì)預(yù)留寬度d的紅砂巖裂隙巖體進(jìn)行注漿注漿、養(yǎng)護(hù)，具體試樣見圖3.

1.3 主要試驗(yàn)儀器設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)變應(yīng)變速率對(duì)注漿體力學(xué)性質(zhì)的研究，共設(shè)計(jì)6種應(yīng)變速率試驗(yàn)工況，分別為10-5、5×10-5、10-4、5×10-4、10-3、5×10-3s-1；單軸壓縮試驗(yàn)加載時(shí)，采用YAW-2000微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)加載前在試樣上下端面涂抹凡士林，以消除端部效應(yīng)；加載時(shí)，需計(jì)算出各應(yīng)變速率所對(duì)應(yīng)的位移加載速率，以實(shí)現(xiàn)位移控制加載，直至試樣破壞，同時(shí)借助動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)采集試驗(yàn)加載過程中試樣的軸向應(yīng)變；為方便觀察和試樣裂紋變化過程，記錄最后破壞形態(tài)，整個(gè)試驗(yàn)過程利用高清攝像機(jī)全過程攝像. 主要試驗(yàn)設(shè)備及儀器見圖4.

(a)示意圖 (b)注漿后試樣

(a)壓力試驗(yàn)機(jī) (b)高清攝像機(jī) (c)動(dòng)靜態(tài)應(yīng)變采集儀

2 變應(yīng)變速率對(duì)注漿體力學(xué)特性影響

基于單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)6種加載速率工況下試樣的應(yīng)變變化規(guī)律、峰值應(yīng)變、峰值強(qiáng)度以及彈性模量等力學(xué)指標(biāo)展開研究，分析變應(yīng)變速率對(duì)其力學(xué)特性的影響.

2.1 應(yīng)變變化規(guī)律

根據(jù)試樣應(yīng)力-應(yīng)變變化特性，可將其分為壓密階段、彈性階段和塑性階段3個(gè)階段. 圖5為不同加載速率下3個(gè)階段應(yīng)變變化曲線. 加載速率對(duì)各個(gè)階段的應(yīng)變?cè)隽孔兓?guī)律有所影響，具體規(guī)律如下.

1)壓密階段. 應(yīng)變速率對(duì)該階段應(yīng)變量Δε1的影響分為兩個(gè)階段：a)應(yīng)變速率為10-5～10-4s-1階段，Δε1總體呈逐漸減小趨勢(shì)，變化幅度相對(duì)較小，變化幅度分別為15.66%、12.32%；b)應(yīng)變速率為5×10-4～5×10-3s-1階段，Δε1較應(yīng)變速率為10-5～10-4s-1階段，整體增長(zhǎng)，增幅分別為61.90%、12.62%、36.90%，其最小值為0.004 8(增幅為12.62%).

(a)壓密階段 (b)彈性階段 (c)塑性階段

3)塑性階段. 應(yīng)變速率對(duì)該階段應(yīng)變量Δε3的影響可分為兩個(gè)階段：a)應(yīng)變速率為10-5～10-4s-1階段，Δε3總體上保持相對(duì)穩(wěn)定；b)應(yīng)變速率為5×10-4～5×10-3s-1階段，隨應(yīng)變速率增大，Δε3先急劇增大至最大值0.001，增幅達(dá)為92.60%，隨后減小至0，降幅為100%.

2.2 峰值應(yīng)變

分析注漿體峰值應(yīng)變與應(yīng)變速率的關(guān)系(圖6)可知：應(yīng)變速率在10-5～5×10-5s-1之間時(shí)的峰值應(yīng)變較小；當(dāng)應(yīng)變速率從5×10-5s-1增大到5×10-4s-1時(shí)，峰值應(yīng)變急劇上升，增幅為42.55%；當(dāng)應(yīng)變速率從5×10-4s-1增大到5×10-3s-1時(shí)，峰值應(yīng)變先減小，降幅為16.78%，隨后保持穩(wěn)定.

2.3 峰值強(qiáng)度

圖6 峰值應(yīng)變隨應(yīng)變速率變化關(guān)系

圖7 峰值強(qiáng)度隨應(yīng)變速率變化關(guān)系

應(yīng)變速率對(duì)注漿體峰值強(qiáng)度的影響可分為敏感和滯緩應(yīng)變兩階段，其中敏感階段的峰值強(qiáng)度變化幅度較大，而滯緩階段變化較小，具體變化規(guī)律：1)敏感應(yīng)變率階段. 位于低頻應(yīng)變率區(qū)域(10-5～5×10-4s-1)的峰值強(qiáng)度由17.64 MPa增至40.16 MPa，增幅為127.62%. 2)滯緩應(yīng)變率階段. 位于高頻應(yīng)變率區(qū)域(10-3～5×10-3s-1)的峰值強(qiáng)度由36.48 MPa降至35.21 MPa，降幅僅為3.49%.

2.4 彈性模量

分析注漿體彈性模量與應(yīng)變速率關(guān)系曲線圖8可知, 注漿體的彈性模量整體隨著應(yīng)變速率增大而增大，且彈性模量與應(yīng)變速率呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)關(guān)系：

應(yīng)變速率對(duì)注漿體彈性模量影響可分為兩個(gè)階段：1)敏感應(yīng)變率階段. 位于低頻應(yīng)變率在10-5～5×10-4s-1之間時(shí)，試樣的彈性模量由3.605 GPa增至8.348 GPa，增幅為131.57%. 2)滯緩應(yīng)變率階段. 位于高頻應(yīng)變率在10-3～5×10-3s-1之間時(shí)，試樣的彈性模量7.89 GPa升高至9.44 GPa，升高幅度僅為19.63%. 整體而言，敏感階段試樣的彈性模量受加載速率影響明顯.

圖8 彈性模量隨應(yīng)變速率變化關(guān)系

3 變應(yīng)變速率作用下注漿體能量演化及分配規(guī)律研究

針對(duì)注漿體試樣在不同加載速率過程中的破壞特征，結(jié)合能量原理，分析單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)過程能量分配規(guī)律，從另一個(gè)角度研究加載速率對(duì)力學(xué)性質(zhì)的影響.

3.1 能量原理

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，注漿體試樣單軸壓縮破壞過程中，能量轉(zhuǎn)化遵守能量守恒定律. 假設(shè)任意單位體積巖體單元在外力作用下產(chǎn)生變形，該物理過程與外界沒有能量交換，認(rèn)為外力所做的功全部被試樣吸收并轉(zhuǎn)化為彈性能和耗散能.

理想加固體結(jié)構(gòu)的彈性能是可逆的，即在卸載過程中，試樣內(nèi)部彈性能以機(jī)械能的形式釋放出去. 而對(duì)于內(nèi)部存在各種缺陷的巖體，在能量輸入時(shí)，總會(huì)造成部分粒子間的價(jià)鍵斷裂，引起結(jié)構(gòu)的不可逆損傷. 當(dāng)巖體內(nèi)部存儲(chǔ)的彈性能達(dá)到一定程度，將會(huì)發(fā)生破壞或失穩(wěn)，并轉(zhuǎn)化為其他形式的能量. 因此，對(duì)于試樣破壞失穩(wěn)前，均伴隨著彈性能的大量存儲(chǔ)，當(dāng)達(dá)到一定程度后會(huì)發(fā)生破壞而釋放部分能量，發(fā)生能量轉(zhuǎn)化.

基于上述，外力所做功產(chǎn)生的能量U=Ue+Ud. 其中,U表示外力做功產(chǎn)生的能量,Ud表示耗散能,Ue表示彈性能.

3.2 能量演化規(guī)律

3.2.1 裂隙注漿體總能量規(guī)律

依據(jù)能量基本原理：隨著應(yīng)變速率的增大，注漿體的總能量也隨之增大；滯緩應(yīng)變率階段總能量比敏感應(yīng)變率階段的大.

結(jié)合城市總體規(guī)劃及各區(qū)綠色建筑重點(diǎn)發(fā)展?jié)摿Ψ植紙D，明確廣州各區(qū)綠色建筑空間分布潛力高的區(qū)域。以黃埔區(qū)為例，黃埔區(qū)“十三五”期間需累計(jì)完成新建綠色建筑總面積為1310萬(wàn)m2，占全市綠色建筑發(fā)展目標(biāo)比重為16%，其中二星及以上綠色建筑總面積為200萬(wàn)m2。主要集中分布于黃埔臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)、廣州開發(fā)區(qū)、中新廣州知識(shí)城（圖8）。

依據(jù)試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征的壓密、彈性、塑性階段，進(jìn)一步得出試樣總能量的演化規(guī)律(見圖9)：1)總體來(lái)講，滯緩應(yīng)變率階段的各階段比敏感應(yīng)變率對(duì)應(yīng)階段總能量大. 2)壓密階段. 滯緩應(yīng)變率階段總能量約為敏感應(yīng)變率階段的1.41～2.91倍. 3)彈性階段.敏感應(yīng)變率階段隨應(yīng)變速率的增大，總能量增大，增幅分別為64.15%、20.75%、46.98%；而滯緩應(yīng)變率階段隨應(yīng)變速率增大變化不明顯. 4)塑性階段. 滯緩應(yīng)變率階段隨應(yīng)變速率增大變化不明顯，但總能量波動(dòng)較大，由0.021 31 MJ·m-3陡增至0.033 78 MJ·m-3，而后驟降至0 MJ·m-3；壓密階段總能量變化幅度是最大的，塑性階段次之，彈性階段最小.

(a)總能量

(c)彈性階段總能量

(b)壓密階段總能量

(d)塑性階段總能

3.2.2 裂隙注漿體耗散能規(guī)律

由圖10可得出耗散能密度隨著應(yīng)變速率的變化規(guī)律：應(yīng)變?yōu)?～4×10-3時(shí)，敏感應(yīng)變率階段與滯緩應(yīng)變率階段的耗散能相差無(wú)幾；應(yīng)變>4×10-3時(shí)，敏感應(yīng)變率階段與滯緩應(yīng)變率階段的耗散能差異較大，其中，敏感應(yīng)變率階段的耗散能密度保持不變，滯緩應(yīng)變率階段較敏感應(yīng)變率階段明顯增大.

圖10 耗散能密度隨應(yīng)變變化規(guī)律

3.2.3 裂隙注漿體積聚能規(guī)律

由圖11、12分析得出積聚能密度隨著應(yīng)變變化規(guī)律：應(yīng)變?yōu)?～3×10-3時(shí)，敏感應(yīng)變率階段與滯緩應(yīng)變率階段的積聚能密度相差無(wú)幾；應(yīng)變>3×10-3時(shí)，隨著應(yīng)變速率的增大，注漿體的積聚能密度先增大而后急劇降低，之后出現(xiàn)再增大的變化特點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的應(yīng)變速率為5×10-4；敏感應(yīng)變率階段積聚能密度隨著應(yīng)變速率的增大而增大，滯緩應(yīng)變率積聚能密度隨著應(yīng)變速率的增大顯現(xiàn)先增大后降低趨勢(shì).

圖11 積聚能密度隨應(yīng)變變化規(guī)律

3.3 能量分配規(guī)律

隨著加載速率的增大，注漿體壓密階段的耗散能均大于彈性和塑性階段的耗散能. 敏感應(yīng)變率階段，注漿體壓密階段積聚能變化很小，而彈性階段積聚能明顯增大；滯緩應(yīng)變率階段，注漿體壓密階段積聚能相對(duì)變化平緩，彈性階段積聚能與壓密階段耗散能呈相同變化規(guī)律(圖13).

圖12 不同應(yīng)變下積聚能密度隨應(yīng)變速率變化曲線

(a)耗散能

(b)積聚能

由圖14可得：1)壓密階段. 敏感應(yīng)變率階段，62%～66%能量為積聚能，34%～38%為耗散能，積聚能與耗散能之比(積散比)約為1.86～1.63；滯緩應(yīng)變率階段，53%～59%能量為積聚能，41%～47%為耗散能，積散比約為1.44～1.13. 2)彈性階段. 無(wú)論是敏感應(yīng)變率階段還是滯緩應(yīng)變率階段，積聚能所占比例均大于98%. 3)塑性階段. 敏感應(yīng)變率階段，不同應(yīng)變速率裂隙注漿體的能量分配差異較大；總而言之，隨著應(yīng)變速率增大，試樣的耗散能占比逐漸增大，且應(yīng)變速率為10-4s-1時(shí)積散比低于1(以耗散能為主)；滯緩應(yīng)變率階段，應(yīng)變速率為5×10-4～10-3s-1時(shí)，積散比均為3，基本相同；應(yīng)變速率為5×10-3s-1時(shí)無(wú)明顯塑性區(qū)，故無(wú)能量分配.

(a)壓密階段

(b)彈性階段

(c)塑性階段

4 基于分形理論的注漿體裂紋分布及破碎規(guī)律研究

4.1 裂紋分形理論及碎塊粒徑分布特征規(guī)律

依據(jù)分形理論，匯總得到裂紋分形維數(shù)、試樣脫落面積和破碎塊粒徑與應(yīng)變速率的關(guān)系(圖15～17)，對(duì)比分析得出以下規(guī)律：1)隨著應(yīng)變速率增大，注漿體的裂紋分形維數(shù)隨之降低，脫落面積與力學(xué)特性變化規(guī)律相吻合，碎塊可較好反映其力學(xué)特征或能量演化特征. 2)隨著應(yīng)變速率的增大，碎塊以大塊為主(大粒徑的比重逐漸增加)，主要表現(xiàn)在粒徑>12 mm的破碎出現(xiàn)差異，敏感應(yīng)變率階段破碎顆粒粒徑在12～16 mm之間的數(shù)量較滯緩應(yīng)變率階段的多，破碎顆粒粒徑>16 mm的規(guī)律與之相反. 此規(guī)律吻合隨著應(yīng)變速率增大，滯緩應(yīng)變率階段較敏感應(yīng)變率階段塑性階段耗散能密度明顯增大. 說(shuō)明耗散能密度影響著裂隙注漿巖體破壞脫落面積以及粒徑分布，耗散能密度越大，碎塊以大塊為主(粒徑大的比率逐漸增加)，故其破碎塊體較敏感應(yīng)變率階段也較大.

圖15 裂紋分形維數(shù)隨應(yīng)變速率變化

圖16 破壞脫落面積隨應(yīng)變速率變化

(a)不同粒徑占比

(b)不同粒徑范圍分布

4.2 裂紋分布規(guī)律

基于PFC離散元數(shù)值計(jì)算方法，注漿體在應(yīng)變速率分別為10-5、5×10-5、10-4、5×10-4、10-3、5×10-3s-1時(shí)的剪切裂紋和張拉裂紋的傾角以及分布,如圖18、19所示.

(a)10-5 s-1 (b)5×10-5 s-1 (c)10-4 s-1 (d)5×10-4 s-1 (e)10-3 s-1 (f)5×10-3 s-1

(a)10-5 s-1 (b)5×10-5 s-1 (c)10-4 s-1 (d)5×10-4 s-1 (e)10-3 s-1 (f)5×10-3 s-1

通過分析變化規(guī)律可得出：隨著應(yīng)變速率的增大，注漿體的剪切裂紋總是先減少后增多，最后保持相對(duì)穩(wěn)定；拉張裂紋和剪切裂紋呈現(xiàn)相似的變化規(guī)律. 本節(jié)以剪切裂紋為例闡述其機(jī)理：1)敏感應(yīng)變率階段，應(yīng)變速率為10-5s-1時(shí)，剪切裂紋數(shù)最多，且裂紋傾角主要集中在40°～60°和120°～140°之間(近似平行和垂直于裂紋)；應(yīng)變速率為5×10-5s-1時(shí)，剪切裂紋數(shù)明顯降低，裂紋傾角主要集中在50°～60°和130°～140°之間，但集中程度明顯較10-5s-1應(yīng)變速率時(shí)低很多；應(yīng)變速率為10-4s-1時(shí)，剪切裂紋數(shù)明顯增多，裂紋傾角依然集中在40°～60°和120°～140°之間，且集中程度明顯較5×10-5s-1應(yīng)變速率時(shí)降低. 2)滯緩應(yīng)變速率階段時(shí)，應(yīng)變速率為5×10-4s-1時(shí)，裂紋傾角均勻分布在50°～130°之間，無(wú)明顯集中規(guī)律；應(yīng)變速率為10-3s-1時(shí)，較5×10-4s-1時(shí)裂紋數(shù)變化很小，但裂紋傾角出現(xiàn)集中規(guī)律，主要集中于40°～60°和120°～140°之間，但集中程度將敏感應(yīng)變率階段小很多；應(yīng)變速率為5×10-3s-1時(shí)與應(yīng)變速率為10-3s-1時(shí)的規(guī)律相似.

5 變應(yīng)變速率對(duì)注漿體力學(xué)特性影響的機(jī)理分析

隨著應(yīng)變速率增大，注漿體的總能量也隨之增大；壓密階段總能量變化幅度最大，塑性階段次之，彈性階段最小. 壓密階段是影響不同應(yīng)變速率注漿體力學(xué)特性的主要階段；注漿體的分形維數(shù)、破壞特征及裂紋傾角分布與力學(xué)特性表現(xiàn)出較好的相關(guān)性.

綜合分析可得：1)敏感應(yīng)變率階段而言，注漿體壓密階段耗散能作用于試樣顆粒的滑移密實(shí)，而受裂隙傾角影響，顆?；浦饕性谂c裂隙傾角相同方向或垂直方向，此階段產(chǎn)生裂紋較多，傾角主要集中在40°～60°和120°～140°之間(近似平行或垂直裂隙方向)，且程度較大，該部分耗散的能量相對(duì)較少，積散比為1.86～1.63. 2)滯緩應(yīng)變率階段而言，壓密階段耗散能仍主要作用于試樣顆粒滑移密實(shí)，但顆?；品较蛐灾饾u降低，致使裂紋產(chǎn)生相對(duì)較少，傾角程度也相應(yīng)的降低，該部分耗散能量相對(duì)較多，積散比為1.44～1.13，尤其以應(yīng)變速率為5×10-4s-1時(shí)，裂紋數(shù)最少，無(wú)集中分布現(xiàn)象，積散比達(dá)到最小值1.13. 耗散能密度決定著裂隙注漿巖體破壞脫落面積以及粒徑分布，耗散能密度越大，碎塊越以大塊為主(大粒徑的比重逐漸增加)，滯緩應(yīng)變率階段破碎塊體較敏感應(yīng)變率階段大.

6 結(jié) 論

1)隨應(yīng)變速率增加，注漿體峰值強(qiáng)度、彈性模量均隨之而增大，且峰值強(qiáng)度隨應(yīng)變速率呈指數(shù)函數(shù)變化.

2)注漿體對(duì)應(yīng)變速率響應(yīng)分為兩個(gè)階段：敏感應(yīng)變率階段，位于低頻應(yīng)變率為10-5～5×10-4s-1之間，峰值強(qiáng)度變化率為127.62%，彈性模量變化率為131.57%；滯緩應(yīng)變率階段，位于高頻應(yīng)變率為5×10-4～5×10-3s-1之間，峰值強(qiáng)度變化率僅為12%，彈性模量變化率僅為22%.

3)隨著應(yīng)變速率增大，裂隙注漿體的總能量也隨之增大；滯緩應(yīng)變率階段較敏感應(yīng)變率階段的總能量大，兩個(gè)應(yīng)變速率階段的壓密階段總能量變化幅度最大，塑性階段次之，彈性階段最小.

4)壓密階段：敏感應(yīng)變率階段，62%～66%能量為積聚能，34%～38%為耗散能，積散比為1.86～1.63；滯緩應(yīng)變率階段，53%～59%能量為積聚能，41%～47%為耗散能，積散比為1.44～1.13.

5)敏感應(yīng)變率階段裂隙注漿巖體產(chǎn)生裂紋角度，且傾角主要集中在40°～60°和120°～140°之間(近似平行或垂直裂隙方向)，集中程度較大，故而其強(qiáng)度較低.

6)耗散能密度決定著裂隙注漿巖體破壞脫落面積以及粒徑分布，耗散能密度越大，碎塊越以大塊為主(大粒徑的比率逐漸增加)，滯緩應(yīng)變率階段破碎塊體較敏感應(yīng)變率階段較大.