滚刀线性侵入试验中岩石破裂模式研究

采用北京工业大学自主研制的大型机械破岩试验平台,研究了北山花岗岩在单个滚刀单次及多次线性侵入试验中的岩石破裂情况。试验采用直径17英寸(432 mm)的常截面盘形滚刀,对尺寸1000 mm×1000 mm×600 mm的花岗岩试样进行了侵入试验。研究发现在滚刀切槽周边,随距离远近,岩石破裂程度不一。基于试验观察和裂纹数字化处理结果,将岩样分划为岩粉区、破裂区和原岩区3个区域,并对各区的尺寸和面积加以统计。同时对波速和回弹指标进行测试,发现各区内的指标存在明显差异。随着侵入次数增多,岩石中破裂各区的面积有明显增大,但相应区域内的指标变化并不显著。

双电层理论与高庙子膨润土的体变特征

黏性土中土体颗粒(矿物颗粒)带有负电荷,周围存在电场。在静电引力与布朗运动(热运动)作用下,紧邻土体颗粒表面处静电引力最强,水化离子和极性分子牢牢地被吸附在颗粒表面附近形成固定层。由固定层向外,静电引力逐渐减小,水化离子和极性分子的活动性逐渐增大,形成扩散层。固定层和扩散层中的阳离子(反离子层)与土粒表面负电荷共同构成双电层。根据双电层理论,当给定两个黏土片层之间的距离时,渗透压力可以由两个片层中轴线处的离子浓度来求取。同样,对于给定的渗透压力和中轴线处的离子浓度,便可以确定两个片层之间的距离。采用渗析法吸力控制技术与压汞仪法(MIP)微观结构试验手段,研究了低吸力范围内、自由膨胀条件下高压实高庙子膨润土的土水特性与体变特征,同时采用双电层理论估算了高庙子膨润土水化过程中的自由膨胀量,并将估算值与试验实测值进行了对比分析。在使用孔率计法试验结果求取试样孔隙比时考虑了压汞仪出力能力影响,采用线性延伸方法估算了残余孔隙量。研究结果显示,低吸力范围内,由双电层理论,估算的高压实高庙子膨润土的自由体积膨胀量与试验数据吻合较好,但随着吸力的进一步减小,两者之间的误差有增大的趋势,文中对出现这一偏差的原因进行了分析探讨。