热湿作用下三峡库区典型砂岩劣化效应研究
发布时间：2019-07-22 07:22
【摘要】：针对取自三峡库区范家坪滑坡砂岩,采用室内模拟高温季节环境条件,研究砂岩在"烘干-吸水"循环作用下的热湿效应,包括砂岩的质量劣化和抗剪强度参数的变化。结果表明:(1)经历"烘干-吸水"热湿循环作用后,岩石质量劣化速率和吸水率是非线性波动变化的,其波动特征体现出了岩石内部裂隙的动态发育;(2)砂岩的抗剪强度参数黏聚力c和内摩擦角φ随着"烘干-吸水"热湿循环次数的增加而不断降低,在循环初期参数折减幅度较大,后期变缓并逐渐趋于稳定,这与岩石质量劣化规律具有相似性;(3)提出通过岩石直剪破坏裂纹延伸角度,定性判断岩石强度的方法。研究成果对昼夜温差大且气候潮湿的华中地区岩石劣化预测具有实际意义。
【图文】：
来试验结果的离散性，根据《水利水电工程岩石试验规程》［18］，砂岩试样按50mm×50mm圆柱体进行制备，制样直径偏差≤±0．3mm，端面不平整度≤±0．05mm。试样加工后，如图1所示。岩样制备完成后，通过质量、高度、直径和超声波纵波波速测试，进行试样筛选，剔除离散性大的试样。图1直剪砂岩试样Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于库区水文、气候条件，设计烘烤温度为50℃，烘烤4h后岩样1/10高度进行为期1h的吸水为一个热湿试验循环过程，设计6个期次，其循环次数分别为5，10，20，30，40，50次;进行直剪试验时，考虑到岩石取自于边坡工程露裸岩体，设计法向力分别为5，10，15，20，25kN，施加速率为1kN/s;每一法向力下，设计切向力以20kN为梯度进行逐级加载，施加速率为0．2kN/s，同时对同步进行热湿循环的岩样G1，G2，G3进行浸泡前后的质量称重和吸水率测量。图2岩样质量劣化随循环次数的变化趋势Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3试验结果分析3．1岩石质量劣化规律分析岩石质量的劣化与岩石矿物成分发生的物理、化学反应有关，物理作用主要表现在岩石崩解，造成裂隙发育;化学作用主要表现为岩石与水反应过程中，Ca2+，Na+，K+等离子的析出溶解。对试验组3个试样进行岩样质量劣化Dm统计，如图2所示，岩石质量劣化百分比增量如图3所示。图3岩样质量劣化增量趋势Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes岩石质量劣化公式为DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN为循环N次后岩样的质量;m0为岩样的初始质量。从图3可以看出:在循环初期，岩石质量
⑿源蟮氖匝鈷?图1直剪砂岩试样Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于库区水文、气候条件，，设计烘烤温度为50℃，烘烤4h后岩样1/10高度进行为期1h的吸水为一个热湿试验循环过程，设计6个期次，其循环次数分别为5，10，20，30，40，50次;进行直剪试验时，考虑到岩石取自于边坡工程露裸岩体，设计法向力分别为5，10，15，20，25kN，施加速率为1kN/s;每一法向力下，设计切向力以20kN为梯度进行逐级加载，施加速率为0．2kN/s，同时对同步进行热湿循环的岩样G1，G2，G3进行浸泡前后的质量称重和吸水率测量。图2岩样质量劣化随循环次数的变化趋势Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3试验结果分析3．1岩石质量劣化规律分析岩石质量的劣化与岩石矿物成分发生的物理、化学反应有关，物理作用主要表现在岩石崩解，造成裂隙发育;化学作用主要表现为岩石与水反应过程中，Ca2+，Na+，K+等离子的析出溶解。对试验组3个试样进行岩样质量劣化Dm统计，如图2所示，岩石质量劣化百分比增量如图3所示。图3岩样质量劣化增量趋势Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes岩石质量劣化公式为DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN为循环N次后岩样的质量;m0为岩样的初始质量。从图3可以看出:在循环初期，岩石质量劣化速率较快，呈非线性劣化，随着循环次数的增加，逐渐转化成近似的线性变化。从每次循环作用岩石质量劣化百分比增量来看，岩石质量劣化百分比增量是随着循环次数(50次内)的增加而逐渐递减的，说明岩石热湿效应主要体现在前期，随着时间的推移，表面岩石将处于稳步劣?
【作者单位】： 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室;武汉大学水利水电学院;中国三峡建设管理有限公司乌东德建设部;
【基金】：国家自然科学基金项目(51309141) 国家重点研发计划项目(2016YFC0402003) 水利部公益性行业科研专项经费项目(201401029) 三峡大学土木与建筑学院2015年硕士创新基金资助项目(2015CX031)
【分类号】：TV223
本文编号：2517459
【图文】：
来试验结果的离散性，根据《水利水电工程岩石试验规程》［18］，砂岩试样按50mm×50mm圆柱体进行制备，制样直径偏差≤±0．3mm，端面不平整度≤±0．05mm。试样加工后，如图1所示。岩样制备完成后，通过质量、高度、直径和超声波纵波波速测试，进行试样筛选，剔除离散性大的试样。图1直剪砂岩试样Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于库区水文、气候条件，设计烘烤温度为50℃，烘烤4h后岩样1/10高度进行为期1h的吸水为一个热湿试验循环过程，设计6个期次，其循环次数分别为5，10，20，30，40，50次;进行直剪试验时，考虑到岩石取自于边坡工程露裸岩体，设计法向力分别为5，10，15，20，25kN，施加速率为1kN/s;每一法向力下，设计切向力以20kN为梯度进行逐级加载，施加速率为0．2kN/s，同时对同步进行热湿循环的岩样G1，G2，G3进行浸泡前后的质量称重和吸水率测量。图2岩样质量劣化随循环次数的变化趋势Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3试验结果分析3．1岩石质量劣化规律分析岩石质量的劣化与岩石矿物成分发生的物理、化学反应有关，物理作用主要表现在岩石崩解，造成裂隙发育;化学作用主要表现为岩石与水反应过程中，Ca2+，Na+，K+等离子的析出溶解。对试验组3个试样进行岩样质量劣化Dm统计，如图2所示，岩石质量劣化百分比增量如图3所示。图3岩样质量劣化增量趋势Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes岩石质量劣化公式为DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN为循环N次后岩样的质量;m0为岩样的初始质量。从图3可以看出:在循环初期，岩石质量
⑿源蟮氖匝鈷?图1直剪砂岩试样Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于库区水文、气候条件，，设计烘烤温度为50℃，烘烤4h后岩样1/10高度进行为期1h的吸水为一个热湿试验循环过程，设计6个期次，其循环次数分别为5，10，20，30，40，50次;进行直剪试验时，考虑到岩石取自于边坡工程露裸岩体，设计法向力分别为5，10，15，20，25kN，施加速率为1kN/s;每一法向力下，设计切向力以20kN为梯度进行逐级加载，施加速率为0．2kN/s，同时对同步进行热湿循环的岩样G1，G2，G3进行浸泡前后的质量称重和吸水率测量。图2岩样质量劣化随循环次数的变化趋势Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3试验结果分析3．1岩石质量劣化规律分析岩石质量的劣化与岩石矿物成分发生的物理、化学反应有关，物理作用主要表现在岩石崩解，造成裂隙发育;化学作用主要表现为岩石与水反应过程中，Ca2+，Na+，K+等离子的析出溶解。对试验组3个试样进行岩样质量劣化Dm统计，如图2所示，岩石质量劣化百分比增量如图3所示。图3岩样质量劣化增量趋势Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes岩石质量劣化公式为DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN为循环N次后岩样的质量;m0为岩样的初始质量。从图3可以看出:在循环初期，岩石质量劣化速率较快，呈非线性劣化，随着循环次数的增加，逐渐转化成近似的线性变化。从每次循环作用岩石质量劣化百分比增量来看，岩石质量劣化百分比增量是随着循环次数(50次内)的增加而逐渐递减的，说明岩石热湿效应主要体现在前期，随着时间的推移，表面岩石将处于稳步劣?
【作者单位】： 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室;武汉大学水利水电学院;中国三峡建设管理有限公司乌东德建设部;
【基金】：国家自然科学基金项目(51309141) 国家重点研发计划项目(2016YFC0402003) 水利部公益性行业科研专项经费项目(201401029) 三峡大学土木与建筑学院2015年硕士创新基金资助项目(2015CX031)
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本文编号：2517459
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