不同围压下砂岩破裂特性与注浆加固效应研究

注浆是控制地下工程围岩稳定的一项重要方法,研究不同围压下破裂岩石的注浆加固强度、变形特征和强度恢复率对于工程实践有重要的参考价值。本文进行了不同浓度草酸和不同体积比脲醛树脂浆液的时变特性试验。研究发现:在同等体积比下,草酸浓度越高时,浆液的低黏度期和初始凝固时间越短;在草酸含量相同的情况下,浆液与草酸的体积比例越大时,则浆液的低黏度期和初始凝固时间愈长。通过试验研究了黄砂岩和黄砂岩注浆加固体的受力特性、失稳特性、强度特性、强度恢复率、裂隙分形维数等随围压的变化规律。结果指出:分形维数随围压的增加而减小,而注浆加固体的强度及强度恢复率与围压成正比,8 MPa围压强度下的恢复率可达27%,内聚力的恢复率约为16%。

高温循环后花岗岩孔隙结构与物理力学特性演化规律研究

探究高温循环下岩石内部孔隙演化及其对物理力学特性的影响,对核废料地质处置、地热开发等地下工程的长期稳定性分析具有重要意义。为了定量分析高温循环对花岗岩孔隙结构及物理力学性质的影响,综合利用扫描电镜、差热分析等方法研究25℃~800℃高温循环下花岗岩的表面特征、质量、体积、纵波波速、抗拉强度、孔隙度、孔径分布和微观结构等演化规律。研究结果表明:(1)随着温度升高,花岗岩的表面裂纹、色差、质量损失率、体积膨胀率、纵波波速衰减率不断增加,抗拉强度逐渐减小,当T>500℃后,花岗岩的物理力学参数变化显著,在5次热循环后,岩石物理力学参数的变化更加明显。(2)高温能够促进花岗岩孔隙发育,岩石内部微、小孔隙逐渐生长并连通形成中、大孔隙,造成岩石孔隙连通性增强,且热循环会进一步增加孔隙结构之间的连通性,导致中孔和大孔占比上升,孔隙率进一步增大。(3)高温循环下花岗岩物理力学性质劣化与其内部孔隙结构的变化密切相关,质量损失率和体积膨胀率随等效平均孔隙半径的增大呈线性增加,纵波波速和抗拉强度随等效平均孔隙半径的增大呈指数型增加。(4)高温下花岗岩会发生脱水、石英相变、矿物氧化、化学键断裂等物理化学反应,导致矿物颗粒产生沿晶裂纹、穿晶裂纹以及剥离缺陷,尤其在573℃石英相变后岩石结构损伤更为显著。(5)热循环将造成岩石疲劳损伤,高温循环产生的交变热应力促进了微裂纹的增加和扩展,造成花岗岩损伤加剧。