单轴压缩作用下岩石脆性破裂机制的声发射识别

监测和识别岩石变形过程的微破裂发育,有助于理解其脆性破裂机制以及预防工程灾害。基于声发射监测技术,对比分析了砂岩和花岗岩的单轴压缩破裂过程。基于声发射RA-AF裂纹分类准则,提出了裂纹分类参数累计曲线法,依据累计曲线斜率k值变化(-1~1)可推断出岩石破裂过程中张拉裂纹(k=1)和剪切裂纹(k=-1)的发育阶段,进而识别脆性破裂机制。宏观破裂特征显示,砂岩发生单斜面剪切破坏,花岗岩发生劈裂破坏。声发射撞击数、b值等特征参数分析表明,两种岩石脆性破裂过程中微破裂释放的弹性能的频数与能级特征相似,无法区别二者破裂机制。然而,累计曲线法结果显示,砂岩存在裂纹分类参数累计和线性增长(k=0.66)、非线性增长(k降低至0)和非线性降低(k降低至-0.37)等3个阶段,而花岗岩仅存在线性增长(k=0.83)和非线性增长(k降低至约0.5)两个阶段。微观结构显示,破坏砂岩的剪切带由翼型张拉裂纹组成,暗示张拉裂纹发育先于剪切裂纹发育。综合分析表明,张拉裂纹发育首先主控砂岩的变形,随后剪切裂纹发育增强,直至第3阶段剪切裂纹发育主控并导致剪切破坏;而花岗岩在变形第2阶段受张拉裂纹发育主控并发生劈裂破坏。基于声发射监测技术,裂纹分类参数累计曲线法有效识别了单轴压缩条件下的两种基本破裂模式,为识别复杂应力条件下岩石的脆性破裂过程和机制提供了简单途径。

六偏磷酸钠对水泥土中钙矾石的抑制作用研究

在工程实践中,水泥加固硫酸盐渍土易产生钙矾石晶体,导致水泥土膨胀破坏。六偏磷酸钠可在无杂质离子溶液环境下抑制钙矾石成核反应,然而在复杂硫酸盐水泥土环境中对钙矾石的抑制效果尚不清楚。借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试方法,分析了不同六偏磷酸钠含量对不同硫酸盐环境(浸泡或内掺)水泥土中钙矾石晶体成核和生长的影响。结果表明:添加六偏磷酸钠不能有效抑制硫酸盐水泥土中钙矾石晶体的成核,但可以有效抑制钙矾石晶体的尺寸生长。