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Strength weakening and its micromechanism in water–rock interaction,a short review in laboratory tests 被引量:5
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作者 Cun Zhang Qingsheng Bai +3 位作者 Penghua Han Lei Wang Xiaojie Wang Fangtian Wang 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2023年第1期18-32,共15页
Water–rock interaction(WRI)is a topic of interest in geology and geotechnical engineering.Many geological hazards and engineering safety problems are severe under the WRI.This study focuses on the water weakening of ... Water–rock interaction(WRI)is a topic of interest in geology and geotechnical engineering.Many geological hazards and engineering safety problems are severe under the WRI.This study focuses on the water weakening of rock strength and its infuencing factors(water content,immersion time,and wetting–drying cycles).The strength of the rock mass decreases to varying degrees with water content,immersion time,and wetting–drying cycles depending on the rock mass type and mineral composition.The corresponding acoustic emission count and intensity and infrared radiation intensity also weaken accordingly.WRI enhances the plasticity of rock mass and reduces its brittleness.Various microscopic methods for studying the pore characterization and weakening mechanism of the WRI were compared and analyzed.Various methods should be adopted to study the pore evolution of WRI comprehensively.Microscopic methods are used to study the weakening mechanism of WRI.In future work,the mechanical parameters of rocks weakened under long-term water immersion(over years)should be considered,and more attention should be paid to how the laboratory scale is applied to the engineering scale. 展开更多
关键词 Water–rock interaction Weakening mechanism Water content Immersion time wetting–drying cycles Microscopic methods
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水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究
2
作者 曹廷 何刘 +1 位作者 王维 顾峰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期96-107,共12页
为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响,通过水岩循环试验,对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究。研究结果表明,岩石各项物... 为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响,通过水岩循环试验,对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究。研究结果表明,岩石各项物理力学指标随着水岩循环次数的增加而不断衰减,其衰减速率随循环次数增加而减缓。水岩循环后岩石抗压强度试验表明,应力-应变曲线中初始裂隙压密阶段随着循环次数的增加而出现并且变得明显,岩石试样破坏特征有随着循环次数的增加由剪切破坏向拉张破坏转变的趋势。结合XRD和SEM试验手段对矿物成分及微观孔隙平面面积的变化进行了统计,分析认为绿泥石、云母、斜长石等矿物的水化溶蚀作用以及微观孔隙的水化扩展,是造成岩石损伤的主要原因。因此,提出利用矿物成分劣化度D_(m)和微观结构劣化度D_(c)的概念来表达岩石水岩循环微观损伤量化指标,并建立了水岩循环作用下受矿物成分及微观结构影响下的岩石物理力学参数弱化的回归模型。该模型的提出能够为水岩循环下相关物理力学参数的选取提供参考。 展开更多
关键词 水岩循环 物理力学参数 微观结构变化 弱化机制 岩石损伤特性
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生物聚合物改良玄武岩残积土崩解特性研究 被引量:1
3
作者 徐永浩 潘雪敏 +2 位作者 王立娜 杨必进 申显飞 《河北工业科技》 CAS 2023年第3期183-191,共9页
为提高玄武岩残积土的抗崩解性及其边坡水稳性,利用生物聚合物瓜尔胶改良玄武岩残积土。在干湿循环条件下开展不同掺量瓜尔胶改良玄武岩残积土的崩解试验,观察残积土崩解过程,并对残积土改良土崩解系数和平均崩解速率进行测定,分析瓜尔... 为提高玄武岩残积土的抗崩解性及其边坡水稳性,利用生物聚合物瓜尔胶改良玄武岩残积土。在干湿循环条件下开展不同掺量瓜尔胶改良玄武岩残积土的崩解试验,观察残积土崩解过程,并对残积土改良土崩解系数和平均崩解速率进行测定,分析瓜尔胶掺量及干湿循环次数对玄武岩残积土水稳性的影响。研究结果表明:瓜尔胶可有效增强玄武岩残积土的抗崩解性能,随着瓜尔胶掺量的增加,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率呈现先减小后增加的特点,在瓜尔胶掺量为1.0%时抗崩解性能最佳;瓜尔胶掺量一定时,改良玄武岩残积土的崩解系数和平均崩解速率随着干湿循环次数的增加呈现增长趋势,当干湿循环次数N=4时,土体崩解率为N=1时的8倍。由此可见,瓜尔胶作为一种新型、环保的残积土边坡防护材料,可有效提升玄武岩残积土的抗崩解性能。研究结果为生态环保处置玄武岩残积土提供了新的思路,可为玄武岩残积土地区边坡工程的绿色发展提供参考。 展开更多
关键词 岩土力学 残积土 干湿循环 瓜尔胶 崩解性
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干湿循环作用下岩石力学性质的实验研究 被引量:41
4
作者 姜永东 阎宗岭 +2 位作者 刘元雪 阳兴洋 熊令 《中国矿业》 北大核心 2011年第5期104-106,110,共4页
为了模拟风化作用对岩石力学特性的影响。利用MTS815岩石力学测试系统,实验研究了岩石在干湿循环条件下的变形与力学特性,得出:岩石应力应变全过程曲线可分为四个阶段:即初始压密阶段、弹性阶段、应变硬化阶段、应变软化阶段;随干湿循... 为了模拟风化作用对岩石力学特性的影响。利用MTS815岩石力学测试系统,实验研究了岩石在干湿循环条件下的变形与力学特性,得出:岩石应力应变全过程曲线可分为四个阶段:即初始压密阶段、弹性阶段、应变硬化阶段、应变软化阶段;随干湿循环次数的增加,试件的变形增大;干湿循环作用下,岩石的单轴抗压强度、弹性模量、E50模量减小,且与干湿循环次数呈对数函数关系。研究成果为岩石工程设计与保护具有重要的理论和工程实际意义。 展开更多
关键词 岩石力学 单轴压缩试验 干湿循环
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干湿循环条件下煤矿砂岩分离式霍普金森压杆试验研究 被引量:27
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作者 袁璞 马芹永 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2557-2562,共6页
由于降雨、季节引起地下水位升降等原因,地壳中岩体常处于干湿循环状态。为研究干湿循环对岩石动态力学性能的影响,以安徽恒源煤矿北风井-259 m处砂岩为研究对象,采用50 mm变截面分离式霍普金森压杆试验装置,对长径比为0.5的煤矿砂岩试... 由于降雨、季节引起地下水位升降等原因,地壳中岩体常处于干湿循环状态。为研究干湿循环对岩石动态力学性能的影响,以安徽恒源煤矿北风井-259 m处砂岩为研究对象,采用50 mm变截面分离式霍普金森压杆试验装置,对长径比为0.5的煤矿砂岩试件经干湿循环作用后实施单轴冲击压缩试验,获得了砂岩动态单轴压缩应力-应变曲线。研究发现,由于自由水的Stefan效应,干湿循环1次对砂岩具有增强作用,单轴动态抗压强度最高;其后,随着干湿循环次数的增加,砂岩受水侵蚀物理弱化作用,砂岩动态单轴抗压强度呈乘幂关系降低,砂岩试件的冲击破碎块度逐渐变小。试验结果表明,干湿循环12次时砂岩动态抗压强度比干湿循环1次降低约24%,表现出较强的劣化效应。 展开更多
关键词 岩石力学 分离式霍普金森压杆 干湿循环 动态强度 煤矿砂岩
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湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理及其稳定性研究进展与展望 被引量:12
6
作者 付宏渊 曹硕鹏 +2 位作者 张华麟 曾铃 史振宁 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2081-2098,共18页
软岩强度低、易变形,受湿、热、力等因素影响极易发生崩解,进而导致边坡失稳破坏。许多学者对软岩崩解机理、强度劣化规律以及边坡稳定性进行了研究。为总结现有研究成果,深化对软岩边坡破坏机理及稳定性的认知,对软岩在湿-热-力作用下... 软岩强度低、易变形,受湿、热、力等因素影响极易发生崩解,进而导致边坡失稳破坏。许多学者对软岩崩解机理、强度劣化规律以及边坡稳定性进行了研究。为总结现有研究成果,深化对软岩边坡破坏机理及稳定性的认知,对软岩在湿-热-力作用下的崩解特性、强度劣化规律以及边坡稳定性分析方法进行综述。首先,讨论各类软岩的宏观崩解特性,通过电镜试验和CT扫描试验,从微观角度揭示软岩崩解机理;其次,对现有软岩无侧限抗压、三轴剪切试验成果进行总结,探讨软岩在湿、热、力条件下的强度劣化规律;最后,介绍了模型试验、数值模拟等研究手段在软岩边坡稳定性分析方面的应用,指出正确设定初始条件是模型试验以及数值模拟分析中需要着重考虑的关键因素。根据研究成果对湿-热-力作用下软岩边坡破坏机理与稳定性分析的发展方向进行了展望:应进一步细化软岩类别,根据初始状态定量分析湿、热、力等因素在软岩崩解过程中所占比重并预判其崩解特性;提高湿-热-力耦合作用下的强度测试手段,开展更符合自然状态的多因素、多变化路径下的软岩强度劣化规律研究;设计可实现湿-热-力耦合作用的边坡模型试验装置,推导能适应多种情况的新型理论分析方法,在数值模拟技术中充分考虑软岩的胀缩特性以及边坡初始孔隙裂隙分布状态。 展开更多
关键词 软岩边坡 湿-热-力 崩解机理 强度劣化 边坡稳定性
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热湿作用下三峡库区典型砂岩劣化效应研究 被引量:3
7
作者 王乐华 金晶 +2 位作者 赵二平 宛良朋 邓华锋 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第6期76-80,共5页
针对取自三峡库区范家坪滑坡砂岩,采用室内模拟高温季节环境条件,研究砂岩在"烘干-吸水"循环作用下的热湿效应,包括砂岩的质量劣化和抗剪强度参数的变化。结果表明:(1)经历"烘干-吸水"热湿循环作用后,岩石质量劣化... 针对取自三峡库区范家坪滑坡砂岩,采用室内模拟高温季节环境条件,研究砂岩在"烘干-吸水"循环作用下的热湿效应,包括砂岩的质量劣化和抗剪强度参数的变化。结果表明:(1)经历"烘干-吸水"热湿循环作用后,岩石质量劣化速率和吸水率是非线性波动变化的,其波动特征体现出了岩石内部裂隙的动态发育;(2)砂岩的抗剪强度参数黏聚力c和内摩擦角φ随着"烘干-吸水"热湿循环次数的增加而不断降低,在循环初期参数折减幅度较大,后期变缓并逐渐趋于稳定,这与岩石质量劣化规律具有相似性;(3)提出通过岩石直剪破坏裂纹延伸角度,定性判断岩石强度的方法。研究成果对昼夜温差大且气候潮湿的华中地区岩石劣化预测具有实际意义。 展开更多
关键词 砂岩 烘干-吸水 直剪试验 裂隙发育 直剪破坏模式 热湿循环 岩石质量劣化
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干湿交替条件下膨胀围岩胀缩规律的试验研究 被引量:4
8
作者 杨军平 王沾义 +2 位作者 周立新 马勇 樊永华 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期117-125,共9页
为研究干湿交替条件下膨胀围岩的胀缩演变规律,利用南宁地区的膨胀土制作了膨胀土隧道物理模型。通过对隧道模型进行五个循环的干湿交替试验,得出了围岩在吸水及失水条件下的应力—时间关系曲线,并对围岩在吸水及失水过程中的力学响应... 为研究干湿交替条件下膨胀围岩的胀缩演变规律,利用南宁地区的膨胀土制作了膨胀土隧道物理模型。通过对隧道模型进行五个循环的干湿交替试验,得出了围岩在吸水及失水条件下的应力—时间关系曲线,并对围岩在吸水及失水过程中的力学响应及行为表现进行了分析与描述。结果表明:随循环次数的增加,各应力—时间关系曲线趋于平缓,各阶段围岩应力变化值呈减小及各阶段循环所耗时间呈逐渐短化的趋势。说明干湿交替作用,使围岩的胀缩能力减弱,渗透性提高。此外,在围岩湿胀引起的洞周总围岩应力增加值中,底板处最大约为40kpa,因此在隧道设计和施工时应注意底板的变形。 展开更多
关键词 膨胀土隧道 胀缩演变规律 干湿循环 膨胀围岩 胀缩能力 力学响应
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水岩作用下裂隙岩体变形特性试验研究 被引量:8
9
作者 王瑞红 王宇轩 +1 位作者 蒋昱州 张志伟 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第5期136-142,共7页
为了解水岩作用对完整岩体及损伤裂隙岩体变形特性的影响,在一定应力状态下将岩样预压损伤后,分别在0 MPa、0.4 MPa、0.8 MPa的水压力缸中密封浸泡30 d再进行重复加载破坏试验。试验结果表明:经预压破坏后,未浸水的裂隙岩样在不同围压... 为了解水岩作用对完整岩体及损伤裂隙岩体变形特性的影响,在一定应力状态下将岩样预压损伤后,分别在0 MPa、0.4 MPa、0.8 MPa的水压力缸中密封浸泡30 d再进行重复加载破坏试验。试验结果表明:经预压破坏后,未浸水的裂隙岩样在不同围压下再次加载至完全破坏时,极限应变变化幅度较小,低于7%,弹性模量降低12%~23%,变形模量降低3%~5%,极限应变、模量变化与围压之间没有明显关系;压力水浸泡对岩体软化作用明显,经预压破坏含有裂隙的岩体,浸泡后再次加载时,极限应变增加0%~37%,弹性模量降低28%~61%,变形模量降低32%~57%。相同围压下,含预压裂隙岩样在浸泡后的强度相比完整岩样未浸水时有较大幅度的下降。比较不同水压浸泡后裂隙岩样,随着浸泡水压的增大,岩样强度降低程度越大;随着围压的增大,岩样强度随水压增大降低的程度逐渐减小。含预压裂隙岩样若不考虑压力水浸泡作用,第二次加载强度与第一次加载相比亦有所降低,围压越大,降低程度越小,裂纹对岩体强度的影响越小。与"完整"岩体相比,裂隙岩体对水软化作用更加敏感,长期浸泡后岩体力学性质弱化明显,更易产生不稳定问题。 展开更多
关键词 水岩作用 裂隙岩体 软化作用 重复加载 干湿循环作用 饱水—风干循环作用 岩石劣化机制 节理岩体失稳破坏
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干湿循环作用下受荷砂岩损伤劣化特性研究 被引量:7
10
作者 宋勇军 陈佳星 +3 位作者 张磊涛 任建喜 车永新 杨慧敏 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2021年第9期133-140,共8页
为研究干湿循环作用下砂岩力学特性的劣化规律,对经历不同干湿循环次数下的弱胶结砂岩进行核磁共振(NMR)及单轴压缩试验,采用声发射技术(AE)实时监测砂岩受荷破坏过程,并采用砂岩孔隙度定义损伤变量,建立干湿循环受荷条件下岩石损伤劣... 为研究干湿循环作用下砂岩力学特性的劣化规律,对经历不同干湿循环次数下的弱胶结砂岩进行核磁共振(NMR)及单轴压缩试验,采用声发射技术(AE)实时监测砂岩受荷破坏过程,并采用砂岩孔隙度定义损伤变量,建立干湿循环受荷条件下岩石损伤劣化模型,探究岩体在干湿-受荷作用下的损伤劣化机制。结果表明:①砂岩在循环初期的驰豫时间T_(2)谱面积增幅最大,且随循环次数的增长不断减小;单轴压缩后的岩样,其T_(2)谱面积相较于破坏前增长幅度显著。②随循环次数的增加,砂岩试样的塑性变形不断增大,声发射累计振铃数呈降低趋势,降低幅度最大达76.21%。③单轴抗压强度和弹性模量均随干湿循环次数的增大呈指数衰减;引入劣化度表征岩石力学参数的劣化程度,发现岩石单轴抗压强度的劣化速率随孔隙度的增长不断减缓。 展开更多
关键词 岩石力学 干湿循环 声发射 核磁共振 劣化度 损伤演化
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弱胶结砂岩水岩作用机制--以庆阳北石窟为例 被引量:8
11
作者 张景科 刘盾 +1 位作者 马雨君 张瀚 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1019-1032,1064,共15页
选取庆阳北石窟赋存砂岩为研究对象,于室内分别设置冻融循环、干湿循环两组单因素风化模拟试验,经历30个周期,共计120 d.结合岩样在宏观、局部、微观等不同维度下的劣化特征及表层矿物成分与元素的迁移规律对水岩作用机制全程跟踪评估.... 选取庆阳北石窟赋存砂岩为研究对象,于室内分别设置冻融循环、干湿循环两组单因素风化模拟试验,经历30个周期,共计120 d.结合岩样在宏观、局部、微观等不同维度下的劣化特征及表层矿物成分与元素的迁移规律对水岩作用机制全程跟踪评估.试验结果表明:在模拟试验前期,水-岩之间化学作用强烈,两组试验化学蚀变系数均发生陡增;随着试验继续,水-岩之间物理作用逐渐变强,冻融循环转为水体积膨胀对颗粒施加的拉、压应力作用,且率先在含水率最高处诱发裂隙.而干湿循环变为水对颗粒结构的机械冲刷,该过程则受水分运移及孔隙分布方式的共同支配;对于弱胶结砂岩,水-岩频繁作用导致的颗粒耦合关系改变是岩石劣化的关键. 展开更多
关键词 弱胶结砂岩 庆阳北石窟 冻融循环 干湿循环 水岩作用机制
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干湿循环作用下深部砂岩强度劣化及能量演化规律 被引量:2
12
作者 袁璞 戚少先 位宁宁 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第1期337-343,共7页
为研究干湿循环对深部砂岩的强度劣化机制和能量演化规律,对经历不同干湿循环次数的砂岩进行基本物理参数的测定、单轴压缩试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测,探讨砂岩单轴抗压强度劣化及单轴压缩过程中能量... 为研究干湿循环对深部砂岩的强度劣化机制和能量演化规律,对经历不同干湿循环次数的砂岩进行基本物理参数的测定、单轴压缩试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测,探讨砂岩单轴抗压强度劣化及单轴压缩过程中能量演化规律。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模量劣化效果明显,但平均劣化度逐渐减小,说明干湿循环对岩石的损伤劣化效果逐渐趋于稳定。干湿循环10次以后,砂岩在SEM下可以观测到明显的絮状物,单轴抗压强度降低明显,并呈现一定的延性特征。在单轴压缩试验中,随着干湿循环次数的增加,砂岩试件中储存的弹性能逐渐减少,耗散能呈波动性下降。 展开更多
关键词 岩石力学 深部砂岩 干湿循环 强度劣化 能量演化
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皖南红层软岩崩解特性试验分析 被引量:18
13
作者 王晓强 姚华彦 +2 位作者 代领 张琳琳 鲁建国 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第3期683-691,共9页
采用皖南地区3种红层软岩开展了室内“饱水干燥”循环(湿干循环)条件下的崩解试验。研究了不同湿干循环次数下岩石的崩解现象和特征;分析崩解物的颗粒粒径分布随湿干循环次数的变化规律;对浸泡岩样的水溶液离子浓度进行测试,同时对经历... 采用皖南地区3种红层软岩开展了室内“饱水干燥”循环(湿干循环)条件下的崩解试验。研究了不同湿干循环次数下岩石的崩解现象和特征;分析崩解物的颗粒粒径分布随湿干循环次数的变化规律;对浸泡岩样的水溶液离子浓度进行测试,同时对经历不同湿干循环次数的岩样开展扫描电镜(SEM)试验;探讨软岩的崩解机理,比较分析不同岩石崩解特性的差异。试验结果表明:3种岩样的耐崩解能力大小依次为岩屑砂岩、钙质细砂岩、砂质泥岩;随着湿干循环次数增加,砂质泥岩和钙质细砂岩耐崩解指数逐渐下降,岩屑砂岩的耐崩解指数基本不变;浸泡水溶液中Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等离子浓度随着湿干循环次数增大有不同程度的变化,水岩化学作用的剧烈程度与崩解性之间存在一定的对应关系;湿干循环对不崩解的砂岩的微观形貌影响不大,而易崩解的砂岩容易形成裂缝或者颗粒剥落。不同岩石崩解性的差别与所含矿物成分及含量密切相关,也与岩石结构特征有关,颗粒粒径小且填隙物胶结强度低的岩石更容易崩解。 展开更多
关键词 岩石力学 崩解 湿干循环 离子浓度 扫描电镜 矿物成分 结构特征
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砂岩在热湿循环作用下的卸荷损伤本构模型研究 被引量:1
14
作者 张冰祎 王乐华 张胜佳 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第12期162-168,共7页
针对在夏季高温多雨季节库岸边坡岩体的强度和稳定性下降问题,较多学者对干燥—饱水两种极端状态的循环作用进行了研究,这与实际情况相差较大。以三峡库区重庆段某典型边坡砂岩为研究对象,采用烘干—浸泡循环作用方式模拟岩石热湿循环过... 针对在夏季高温多雨季节库岸边坡岩体的强度和稳定性下降问题,较多学者对干燥—饱水两种极端状态的循环作用进行了研究,这与实际情况相差较大。以三峡库区重庆段某典型边坡砂岩为研究对象,采用烘干—浸泡循环作用方式模拟岩石热湿循环过程,在前期进行的热湿循环试验方案及数据分析的基础上,定量对砂岩的劣化程度进行划分,对热湿循环作用下砂岩的卸荷损伤本构模型进行研究。研究结果表明:热湿循环10次内砂岩各力学参数的劣化效应比较明显,10~50次逐渐减弱并趋于平缓;基于热湿循环和卸荷相互作用,建立了完整砂岩在不同热湿循环次数下的卸荷损伤模型并绘制模型曲线;经过验证,模型曲线与试验所得的三轴卸荷应力-应变曲线吻合度较高,认为该模型具有较好的适用性。 展开更多
关键词 热湿循环 峰值强度 抗剪强度参数 损伤 本构模型 滑坡地质灾害 岩体孔隙水压力 岩石三轴压缩试验
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三轴压缩与干湿循环作用下灰岩的力学试验研究 被引量:4
15
作者 樊德东 仇意 常乐 《湖南文理学院学报(自然科学版)》 CAS 2021年第3期69-75,共7页
南京地铁6号线万寿村站至燕尧路站区间深部主要为灰岩,盾构隧洞贯通后,深部岩体对隧洞维护起至关重要的作用,为了对该地铁深部稳定性提供理论指导,利用MTS815试验机对灰岩在经历干湿循环后进行了常规三轴压缩试验,研究了灰岩在不同次数... 南京地铁6号线万寿村站至燕尧路站区间深部主要为灰岩,盾构隧洞贯通后,深部岩体对隧洞维护起至关重要的作用,为了对该地铁深部稳定性提供理论指导,利用MTS815试验机对灰岩在经历干湿循环后进行了常规三轴压缩试验,研究了灰岩在不同次数干湿循环作用下和不同围压下的力学特性,结果表明:(1)受干湿循环作用前后试件的应力—应变曲线较为一致,均经历了较为明显的孔隙微裂隙压密阶段、较长的线弹性阶段、不太明显的屈服阶段和峰后阶段共4个阶段;(2)相同干湿循环次数后的灰岩试件,随着围压的增大,试件的峰值强度和弹性模量逐渐增大,弹性模量增幅不明显。在10次干湿循环后,试件的峰值强度的劣化最高达19.26%。干湿循环次数的增加会使灰岩的弹性模量减小,在10次干湿循环以内减幅较小;(3)围压为0时,试件的破裂模式为拉伸破坏,扩容现象明显;围压为2和4 MPa时,试件主要体现为剪切破坏。相同围压下,破裂模式属于剪切型破坏,随着干湿循环次数的增加,剪切破裂面倾斜度逐渐增大,剪切破坏愈加明显。 展开更多
关键词 岩石力学 三轴压缩 干湿循环 破裂模式 峰值强度
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干热河谷岸坡消落带砂岩节理劣化机制研究
16
作者 邓华锋 肖瑶 +4 位作者 李建林 王文东 张景昱 宛良朋 王团乐 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1839-1851,共13页
乌东德库区处于干热河谷区域,在库水位周期性升降变化条件下,消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制,设计进行砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验,并分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特... 乌东德库区处于干热河谷区域,在库水位周期性升降变化条件下,消落带岩体处于热湿循环作用状态。为研究热湿循环作用下节理岩体的损伤演化机制,设计进行砂岩节理热湿循环和重复剪切次序作用试验,并分析砂岩节理的剪切性能、节理面形貌特征及能量参数的演化规律。研究结果表明:(1)在12个热湿循环周期内,砂岩节理面的剪切力学参数和形貌参数均呈先快速降低后缓慢趋稳的劣化规律,其中前3个周期各参数劣化幅度明显较大,而后劣化趋势逐渐变缓,并在8个周期后趋于稳定。(2)随着热湿循环周期的增加,砂岩节理在剪切过程中的总能量和耗散能逐渐减小,其变化趋势与力学参数一致,比较而言弹性能变化相对较小,耗散能变化趋势明显。(3)热湿循环作用下砂岩节理剪切性能的损伤机制包括3个方面:(1)热湿循环对岩壁强度和节理面形貌的损伤作用;(2)重复剪切作用对节理面形貌的改变和岩壁一定深度范围内岩体的损伤作用;(3)热湿循环和重复剪切次序作用对节理面损伤的相互促进作用。相关研究方法和结果可为干热河谷区域库岸边坡消落带岩体节理的热湿循环损伤劣化分析提供较好的参考。 展开更多
关键词 岩石力学 消落带 热湿循环 剪切性能 能量演化 劣化机制
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干湿循环作用下石窟砂岩的抗拉强度劣化机理及破坏模式 被引量:3
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作者 陈钊 兰恒星 +1 位作者 刘世杰 都奎建 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期612-624,共13页
干湿循环作用对石窟砂岩影响严重,造成了大量石窟砂岩的悬臂拉裂式破坏.通过室内干湿循环试验、巴西劈裂试验以及应变场分析等方法,分析了不同干湿循环次数下试样的内摩擦角φ、粘聚力c、微观结构、以及应变场特征的变化规律.研究发现... 干湿循环作用对石窟砂岩影响严重,造成了大量石窟砂岩的悬臂拉裂式破坏.通过室内干湿循环试验、巴西劈裂试验以及应变场分析等方法,分析了不同干湿循环次数下试样的内摩擦角φ、粘聚力c、微观结构、以及应变场特征的变化规律.研究发现随着干湿循环次数的增加,粘土矿物逐渐流失,结构变得松散,矿物颗粒间的胶结作用减弱,导致了砂岩粘聚力c的减小.同时由于砂岩内部颗粒形状以及孔隙结构的变化改变了颗粒间的接触关系,导致了内摩擦角φ的减小,最终造成了其拉裂力学性质的劣化.最后结合试样的破坏过程及裂纹展布总结出了不同干湿循环作用下石窟砂岩的两种破坏模式. 展开更多
关键词 岩石力学 干湿循环 石窟砂岩 抗拉强度 劣化机理
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热湿循环作用下节理砂岩重复剪切力学特性及本构模型
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作者 张景昱 詹润禾 +3 位作者 邓华锋 李建林 王文东 宛良朋 《岩土工程学报》 EI CAS 2024年第10期2148-2157,共10页
乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内,其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外,还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体... 乌东德、白鹤滩等大型水库处于金沙江典型干热河谷内,其岸坡消落带岩土体除经受库水位每年大幅升降以及汛期小幅频繁变化的影响外,还包括干热河谷高温低湿气候条件以及区域高频地震和水库地震的影响。为研究干热河谷地区消落带节理岩体的损伤劣化特性,在前期水-岩作用的研究基础上,以乌东德库区典型岸坡节理砂岩为研究对象,开展了热湿循环作用下节理砂岩重复剪切试验,分析了节理岩体的剪切力学特性劣化规律和劣化机理,并分段建立了考虑热湿循环作用损伤的节理砂岩剪切本构模型。研究表明:(1)在热湿循环以及重复剪切作用下,节理砂岩的抗剪强度、剪切刚度、剪切重点剪胀值和屈服点剪切位移均呈现“快-缓-稳”的劣化趋势,其中在前3个循环周期内劣化幅度显著,劣化占比近70%,3~8个循环周期内劣化速率放缓,8个循环周期后劣化速率趋稳;(2)相比于干湿循环,热湿循环对岩石孔隙度和纵波波速的影响更大,且岩石颗粒间的连接作用在较高温度的影响下更易遭受破坏;(3)根据剪切应力-剪切位移曲线特征,建立了以Goodman模型和Clough-Duncan双曲线模型分段修正描述的本构模型,模型曲线与试验结果能够较好吻合。研究成果及方法可为干热河谷水库岩质岸坡消落带稳定分析提供参考。 展开更多
关键词 干热河谷 水库消落带 热湿循环 节理岩体 劣化效应
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干湿循环与动态压缩耦合作用下砂岩力学特性的试验研究 被引量:3
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作者 朱建波 付乙梓 +3 位作者 李瑞 廖志毅 孙策 汤伟雄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3558-3566,共9页
水库的建设与管护过程中,库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用,还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动,二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性,利... 水库的建设与管护过程中,库岸边坡岩石不仅会受到天然降水与水库蓄排水导致的干湿循环作用,还会受到地震、爆破、隧道掘进等动态冲击荷载扰动,二者耦合作用影响着库岸边坡稳定性。为研究干湿循环与动态压缩荷载作用下岩石的力学特性,利用分离式霍普金森压杆对经历不同干湿循环次数的砂岩展开动态冲击压缩试验,分析动力学参数、能量耗散规律、破碎分形维数受干湿循环条件的影响,并借助扫描电子显微镜观测不同干湿循环次数下砂岩的微观结构,揭示砂岩宏观物理力学行为的劣化机制。结果表明:干湿循环作用会削弱砂岩的超声特性和静、动态力学参数。干湿循环次数增加,砂岩单轴抗压强度、弹性模量、P波波速、动抗压强度、动弹性模量与耗散能减小,破碎分形维数增加;干湿循环条件下,应变率增加,砂岩动抗压强度、动弹性模量、动峰值应变、耗散能与破碎分形维数呈增长趋势。微观分析表明:干湿循环条件下砂岩劣化是由于微观结构发生了显著变化,即孔隙增加,颗粒表面受损,胶结弱化,裂纹间距增加。研究结果可为干湿循环条件下水库除险加固设计与施工提供理论基础。 展开更多
关键词 岩石力学 干湿循环 岩石动力学 能量耗散 破碎程度 劣化机制
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干缩、湿胀作用下黏土岩崩解的FDEM模拟 被引量:1
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作者 程树范 叶阳 +2 位作者 曾亚武 高睿 彭志雄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2068-2080,共13页
黏土岩是常见的工程岩体之一,其遇水后的软化和胀缩变形是诱发滑坡、崩岸等地质灾害的重要内因。为深入理解干缩、湿胀过程中黏土岩力学参数的劣化规律和胀缩裂纹的扩展模式。首先,在湿度应力场理论的基础上,推导基于水头的湿度应力瞬... 黏土岩是常见的工程岩体之一,其遇水后的软化和胀缩变形是诱发滑坡、崩岸等地质灾害的重要内因。为深入理解干缩、湿胀过程中黏土岩力学参数的劣化规律和胀缩裂纹的扩展模式。首先,在湿度应力场理论的基础上,推导基于水头的湿度应力瞬态分析方法,其次,开发一种湿度相关的黏聚力单元(可进行湿度扩散计算,且黏聚力单元参数与湿度相关),并通过实验数据对其主要参数进行标定,最后,基于有限离散元方法(FDEM)对黏土岩受荷膨胀和干湿崩解进行模拟,通过与试验对比,验证本文模拟方法的可靠性。研究表明:(1)黏土岩吸水膨胀过程中,也表现出吸水软化的特点,饱和黏土岩单轴抗压强度和弹性模量仅为干燥试样的22%和25%,在进行岩土膨胀分析时不能忽略力学参数受含水率(湿度)的影响;(2)黏土岩吸水膨胀在时效上滞后于吸水软化,在较大荷载(大于膨胀应力)作用下,侧限状态的黏土岩会出现压缩恢复的现象;(3)干湿过程中胀缩裂纹是诱发黏土岩崩解的主要因素,外侧裂纹易贯通形成碎块,内部裂纹则导致试样出现不可逆损伤。本文提出一种新的岩土体胀缩模拟方法,对于膨胀岩地区的边坡、隧道和库岸的工程计算有一定的指导作用。 展开更多
关键词 土力学 湿度应力场 基质吸力 有限–离散元 黏聚力单元 干湿循环 膨胀岩
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