干湿循环对岩石物理力学性能劣化规律的研究现状

岩体干湿循环作用是指对岩体进行饱水-烘干的循环过程,单次循环对岩石性能的劣化并不明显,但多次循环却可以使这种劣化效应不断积累,直至岩体破坏。在实验室内,通常以干湿循环来模拟深部岩体含水量的变化,探究干湿循环对岩石物理力学性能劣化规律,期望对岩体的开挖与支护工程提供可靠的理论依据,并应用到实际工程中。

不连续周期荷载作用下砂岩力学特性试验研究

为探究砂岩在不连续周期荷载作用下的力学特性,基于周期荷载作用下岩石的损伤特性,开展普通周期荷载试验中加入时间间隔的疲劳试验。试验结果表明:普通周期荷载试验中,随着循环次数的增加,岩石的轴向残余应变逐步趋于稳定值;在时间间隔的影响下,设置时间间隔后的轴向残余应变始终大于未设置时间间隔时的残余应变;时间间隔越长残余应变累加得越快,砂岩的疲劳寿命越小;砂岩的疲劳破坏是不同时间间隔条件下由内部微裂纹压密、闭合、张开、扩展等作用下的宏观表现,时间间隔使残余应力在砂岩内部持续产生作用,时间间隔越长作用效果越明显。

干湿循环作用下深部砂岩物理力学性能变化研究

为研究深部开采过程中地下水对深部岩体的影响与危害,以确保深部工程的安全稳定,以淮南张集矿区内的砂岩为试验对象,研究其在酸性(pH=3)、中性(pH=7)、碱性(pH=11)溶液中经历多次干湿循环处理后的物理力学性能的变化,并对砂岩材料内部损伤及劣化机理进行了综合分析。结果表明:随着干湿循环次数的增加,砂岩试样质量损失逐渐增大,致密程度有所减小,且峰值应力、弹性模量、纵波波速均大幅下滑;砂岩试样出现不同程度的损伤劣化,但峰值应变的增大表明砂岩试样被软化,脆性得到良好改善;同一循环次数下,酸碱性溶液对砂岩试样的破坏更为显著,且酸碱性溶液侵蚀与干湿循环作用的耦合促进了砂岩试样损伤劣化的加剧和扩大。