為了探究凍融循環(huán)過程對紅砂巖試樣力學(xué)特性的劣化及原因,對飽水紅砂巖試樣進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)及不同凍融次數(shù)下的單軸壓縮試驗(yàn),分析了凍融過程對巖石物理力性質(zhì)的影響規(guī)律。研究表明:紅砂巖在凍融過程中出現(xiàn)了裂紋、顆粒脫落、片落3種劣化模式;凍融過程中,在未經(jīng)強(qiáng)制飽水的情況下,巖石質(zhì)量增加;隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增長,巖石的飽水質(zhì)量、孔隙率持續(xù)增加,巖石的縱波波速、單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量持續(xù)降低,巖石由脆性破壞向延性破壞轉(zhuǎn)變。通過定義損傷變量,根據(jù)應(yīng)變等價原理建立了凍融損傷模型,該模型的優(yōu)點(diǎn)是以無損檢測方式測得相關(guān)巖石參數(shù),可以較準(zhǔn)確地預(yù)測巖石經(jīng)過不同凍融次數(shù)后的單軸抗壓強(qiáng)度。

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圖1紅砂巖試樣凍融劣化模式

(3）片落破壞。在凍融作用下，巖石表面微裂紋逐漸萌生、貫通，最終導(dǎo)致試樣表面出現(xiàn)片落。2.2凍融巖石的質(zhì)量變化

圖2凍融巖石質(zhì)量變化

由圖2可知，凍融巖石的飽和質(zhì)量隨凍融次數(shù)的增長而增加，經(jīng)過5次凍融后，試樣飽和質(zhì)量增加幅度為0.533%，主要是紅砂巖試樣在凍脹力的作用下內(nèi)部裂隙得到擴(kuò)展，試樣經(jīng)強(qiáng)制飽水后質(zhì)量增加。5～10次凍融過程中，試樣飽和質(zhì)量增加幅度為0.128%，主要是紅砂巖試樣在凍脹力的作用下裂隙繼續(xù)....

圖3凍融巖石孔隙率變化

式中，t為凍融循環(huán)次數(shù)，相關(guān)系數(shù)R2為0.96428。2.4凍融巖石的波速變化

圖4凍融巖石縱波速變化

式中，vp為縱波波速，相關(guān)系數(shù)R2為0.98923。2.5凍融巖石單軸壓縮試驗(yàn)

本文編號：3892018