低温岩体裂隙冻胀力与冻胀扩展试验初探

低温裂隙岩体冻融损伤与断裂破坏一直是寒区岩体工程建设中的关键科学问题。低温下含水裂隙的冻胀扩展演化过程受冻胀力量值的控制,然而裂隙中冻胀力的大小及其演化机制一直存在争议,尚缺乏有效的试验测试方法。通过在类岩石材料中预制不同长度和宽度的宏观裂隙,进行了低温下饱和裂隙的冻胀力测试试验;利用薄膜压力传感器和温度传感器分别对饱和裂隙在低温冻结过程中的冻胀力和冻结温度进行了实时连续的监测,获取了其时空演化曲线。试验结果表明:(1)在冻结过程中,岩体裂隙中冻胀力的萌生是一个突发的过程,其演化过程可分为孕育阶段、爆发阶段、跌落阶段以及平衡阶段;(2)冻结完成后,裂隙冰发生了明显的挤出且裂隙尖端产生了可见的冻胀裂纹;(3)融化过程中,冻胀力跌落较快,但存在滞后现象;(4)对于宽度在2~5 mm范围内的半开口裂隙,从裂隙开口端冻结时,最大冻胀力与裂隙宽度线性正相关;在宽度为5 mm的饱和裂隙中最大冻胀力达到了7.2 MPa。研究成果可为认识裂隙中冻胀力的萌生演化机制以及进行裂隙冻胀扩展计算与分析提供借鉴。

冻融作用下锚固裂隙岩体力学响应研究综述

冻融循环作用下锚固岩体力学响应与裂隙岩体存在显著区别,研究锚固岩体冻融力学响应对寒区锚固边坡长期安全控制具有重要意义。在裂隙岩体冻融响应研究的基础上,综述了冻融循环作用下裂隙边坡锚固岩体力学响应行为研究进展;从裂隙冻胀力、锚固结构预应力等方面综述了锚固岩体对冻融作用的力学响应研究成果;对锚固岩体冻融力学响应问题研究的发展趋势进行了展望,并指出冻融条件下锚固岩体中冻胀力与锚固力的演变规律是下一步研究的重点。

冻融作用下单裂隙类砂岩冻胀力与强度变化规律研究

为研究不同裂隙长度、宽度、深度和长宽比(横截面面积相同)条件下冻胀力的大小及其萌生演化规律,首先通过室内试验对冻融过程中裂隙冻胀力进行了监测,初步得到了冻胀力与裂隙尺寸的函数关系,进而对冻融前后的试样进行单轴压缩试验,获得了冻融前后试样强度的损失规律。结果表明,非贯通裂隙试样冻胀力演化过程包括孕育阶段、爆发阶段、跌落平衡阶段、融化上升阶段和消散阶段;冻结过程中冻胀力峰值、稳定值和融化过程中冻胀力峰值均与裂隙长度呈二次函数负相关,与裂隙宽度呈二次函数正相关,与裂隙深度呈线性正相关,与裂隙长宽比呈线性负相关;随着裂隙长度、深度和长宽比增加,裂隙试样单轴抗压强度逐渐降低;试样强度与裂隙宽度无明显相关关系。