循环荷载作用下中等风化砂岩的能量演化规律研究

在岩土工程中岩石和主体建筑经常会受到各种复杂应力的作用,尤其是受到循环荷载的情况较为普遍。为保证工程安全和完善复杂应力下的岩石力学特性研究,选取广东某地中等风化砂岩为研究对象进行了力学试验。采用声波检测仪和MTS-815型岩石刚性试验机,分别进行了三轴压缩试验、三轴循环荷载试验和波速试验。通过循环荷载试验分析了砂岩在剪缩区和剪胀区的力学特性,并由应力-应变曲线分析得到了砂岩在不同轴向振动荷载下的能量演化规律。

某核电厂软岩地基动态力学参数特征试验研究

[目的]循环荷载会影响岩石的强度和力学性质,目前核电工程中等风化砂岩的动态参数研究相对较少。[方法]以某核电厂软岩地基中等风化砂岩相关物理参数统计得出物理参数与深度的规律,随后利用MTS三轴试验机进行频率为1Hz的不同应力幅值循环加、卸荷载试验,得出中等风化砂岩的动力学参数的规律。[结果]研究表明:90个中等风化砂岩的取样深度与波速呈幂函数关系,随着深度的增加,砂岩的波速也随之增加,砂岩的密度基本在2.50g/cm^3左右。不同应力幅值循环加、卸荷载试验给出了中等风化砂岩试样在单轴下的滞回环形态、轴应变、阻尼比及动弹模的变化规律:增加循环次数,试样轴应变增加,塑性变形不断增大,滞回环的面积逐渐增加,内部裂隙不断扩展发育,循环所消耗的能量逐渐增大。滞回环的形态皆为尖叶状,在应力减少或者增加的转折点处滞回曲线呈尖状而非圆状,说明试样对应力的变化反应迅速,在应力转折时试样的塑性应变较小。随着动应变增加,试样动弹性模量逐渐减少,阻尼比逐渐增加。动弹性模量、阻尼比与动应变呈线性关系。拟合曲线相关系数R在0.92以上,具有良好相关性。[结论]试验研究成果对核电厂软岩地基的动态参数测定和评价具有很好的工程参考意义。