巖體蠕變是指在常值應力持續(xù)作用下，巖體變形隨試件而持續(xù)增長發(fā)展的過程。巖石蠕變與巖石工程和隧道設計施工的關系zui為密切，該方面的研究工作也重要性和工程實用價值。室內蠕變試驗是了解巖體蠕變力學特性的主要手段，巖體在不同應力狀態(tài)下的不同蠕變試驗曲線如圖1所示。

圖1 巖石3種典型的蠕變試驗曲線

    圖1中，Ο1A、AB、BC階段分別代表初始蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變和加速蠕變，ε代表應用，t代表時間，Ο為坐標原點。

2 類巖石試件配置及常規(guī)強度測試

    類巖石材料取石膏混合材料，輔料為重晶石粉、石英砂、鐵精粉、松香、酒精的拌合料。試件加工過程為：1）量??；2）拌勻；3）組裝模具（模具實體見圖2）；4）填料；5）壓力成型；6）拆模；7）養(yǎng)護。

圖2 模具實體

    加工成的標準試件如圖3所示。

圖3 試件樣本

 在電液伺服試驗機上測試試件的單軸抗壓強度，所使用濟南一諾生產(chǎn)的試驗機如圖4所示。

圖4 電液伺服試驗機    試驗測得試件的平均單軸抗壓強度為2.65MPa，為試件蠕變分級加載提供參考和依據(jù)。

3 類巖石試件蠕變試驗

   蠕變試驗機系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 蠕變試驗機系統(tǒng)

    因為試件的單軸抗壓強度為2.65MPa，所以，蠕變試驗所加初始荷載為1.07kN，先位移控制，再應力控制，采樣間隔為1min。當位移增量小于0.001mm/h時，可施加下一級荷載，各級荷載持續(xù)時間約為2h，直至試件破壞。

    隨機選取4個試樣進行測試，荷載級別分別為21%σc，33%σc，45%σc，58%σc，70%σc，82%σc，94%σc（σc為試樣單軸抗壓強度）

    試件蠕變破壞形態(tài)如圖6所示，多為劈裂破壞，破壞機理與巖石蠕變破壞類似。

圖6 試件蠕變破壞形態(tài)

    以試樣1為例，各級荷載作用下相似模型的蠕變變形如圖7所示。

圖7 試樣1軸向變形與時間關系

    圖7（a）所示為前六應力水平階段。從圖7（a）可以看出，各級應力荷載作用下，試件軸向變形曲線屬于同一類型，即只出現(xiàn)初始蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變兩個階段，并且當應力水平較低時，穩(wěn)態(tài)蠕變的斜率隨應力水平的增大而增大；圖7（b）所示：試驗應力一旦達到試樣的破壞應力閥值，蠕變就會在較短的時間內迅速進入非線性加速破壞階段。

    圖7表明，類巖石蠕變試驗結果符合圖1中巖石的3種典型蠕變試驗曲線，即控制應力的大小可出現(xiàn)初始蠕變、穩(wěn)態(tài)蠕變和加速蠕變三個階段。

4 結論

    試驗驗證，類巖石和現(xiàn)場巖石蠕變特性相似。所以，對于較難采樣的工程現(xiàn)場，可根據(jù)相似原理，通過對類巖石的蠕變力學分析類推現(xiàn)場巖石的蠕變性質。該研究能夠為地下洞室圍巖的穩(wěn)定性提供技術服務。