【摘要】：針對取自三峽庫區(qū)范家坪滑坡砂巖,采用室內(nèi)模擬高溫季節(jié)環(huán)境條件,研究砂巖在"烘干-吸水"循環(huán)作用下的熱濕效應(yīng),包括砂巖的質(zhì)量劣化和抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變化。結(jié)果表明:(1)經(jīng)歷"烘干-吸水"熱濕循環(huán)作用后,巖石質(zhì)量劣化速率和吸水率是非線性波動(dòng)變化的,其波動(dòng)特征體現(xiàn)出了巖石內(nèi)部裂隙的動(dòng)態(tài)發(fā)育;(2)砂巖的抗剪強(qiáng)度參數(shù)黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ隨著"烘干-吸水"熱濕循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低,在循環(huán)初期參數(shù)折減幅度較大,后期變緩并逐漸趨于穩(wěn)定,這與巖石質(zhì)量劣化規(guī)律具有相似性;(3)提出通過巖石直剪破壞裂紋延伸角度,定性判斷巖石強(qiáng)度的方法。研究成果對晝夜溫差大且氣候潮濕的華中地區(qū)巖石劣化預(yù)測具有實(shí)際意義。
【圖文】：

來試驗(yàn)結(jié)果的離散性，根據(jù)《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》［18］，砂巖試樣按50mm×50mm圓柱體進(jìn)行制備，制樣直徑偏差≤±0．3mm，端面不平整度≤±0．05mm。試樣加工后，如圖1所示。巖樣制備完成后，通過質(zhì)量、高度、直徑和超聲波縱波波速測試，進(jìn)行試樣篩選，剔除離散性大的試樣。圖1直剪砂巖試樣Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于庫區(qū)水文、氣候條件，設(shè)計(jì)烘烤溫度為50℃，烘烤4h后巖樣1/10高度進(jìn)行為期1h的吸水為一個(gè)熱濕試驗(yàn)循環(huán)過程，設(shè)計(jì)6個(gè)期次，其循環(huán)次數(shù)分別為5，10，20，30，40，50次;進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，考慮到巖石取自于邊坡工程露裸巖體，設(shè)計(jì)法向力分別為5，10，15，20，25kN，施加速率為1kN/s;每一法向力下，設(shè)計(jì)切向力以20kN為梯度進(jìn)行逐級加載，施加速率為0．2kN/s，同時(shí)對同步進(jìn)行熱濕循環(huán)的巖樣G1，G2，G3進(jìn)行浸泡前后的質(zhì)量稱重和吸水率測量。圖2巖樣質(zhì)量劣化隨循環(huán)次數(shù)的變化趨勢Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3試驗(yàn)結(jié)果分析3．1巖石質(zhì)量劣化規(guī)律分析巖石質(zhì)量的劣化與巖石礦物成分發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，物理作用主要表現(xiàn)在巖石崩解，造成裂隙發(fā)育;化學(xué)作用主要表現(xiàn)為巖石與水反應(yīng)過程中，Ca2+，Na+，K+等離子的析出溶解。對試驗(yàn)組3個(gè)試樣進(jìn)行巖樣質(zhì)量劣化Dm統(tǒng)計(jì)，如圖2所示，巖石質(zhì)量劣化百分比增量如圖3所示。圖3巖樣質(zhì)量劣化增量趨勢Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes巖石質(zhì)量劣化公式為DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN為循環(huán)N次后巖樣的質(zhì)量;m0為巖樣的初始質(zhì)量。從圖3可以看出:在循環(huán)初期，巖石質(zhì)量

⑿源蟮氖匝鈷?圖1直剪砂巖試樣Fig．1Sandstonespecimensfordirectsheartest基于庫區(qū)水文、氣候條件，，設(shè)計(jì)烘烤溫度為50℃，烘烤4h后巖樣1/10高度進(jìn)行為期1h的吸水為一個(gè)熱濕試驗(yàn)循環(huán)過程，設(shè)計(jì)6個(gè)期次，其循環(huán)次數(shù)分別為5，10，20，30，40，50次;進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，考慮到巖石取自于邊坡工程露裸巖體，設(shè)計(jì)法向力分別為5，10，15，20，25kN，施加速率為1kN/s;每一法向力下，設(shè)計(jì)切向力以20kN為梯度進(jìn)行逐級加載，施加速率為0．2kN/s，同時(shí)對同步進(jìn)行熱濕循環(huán)的巖樣G1，G2，G3進(jìn)行浸泡前后的質(zhì)量稱重和吸水率測量。圖2巖樣質(zhì)量劣化隨循環(huán)次數(shù)的變化趨勢Fig．2Deteriorationtrendofsandstonespecimens’qualityalongwiththeincreaseofcycletimes3試驗(yàn)結(jié)果分析3．1巖石質(zhì)量劣化規(guī)律分析巖石質(zhì)量的劣化與巖石礦物成分發(fā)生的物理、化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，物理作用主要表現(xiàn)在巖石崩解，造成裂隙發(fā)育;化學(xué)作用主要表現(xiàn)為巖石與水反應(yīng)過程中，Ca2+，Na+，K+等離子的析出溶解。對試驗(yàn)組3個(gè)試樣進(jìn)行巖樣質(zhì)量劣化Dm統(tǒng)計(jì)，如圖2所示，巖石質(zhì)量劣化百分比增量如圖3所示。圖3巖樣質(zhì)量劣化增量趨勢Fig．3Trendoftheincrementofdeteriorationafterwateradsorptionalongwiththeincreaseofcycletimes巖石質(zhì)量劣化公式為DmN=ΔmNm0×100%。(1)式中:ΔmN為循環(huán)N次后巖樣的質(zhì)量;m0為巖樣的初始質(zhì)量。從圖3可以看出:在循環(huán)初期，巖石質(zhì)量劣化速率較快，呈非線性劣化，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，逐漸轉(zhuǎn)化成近似的線性變化。從每次循環(huán)作用巖石質(zhì)量劣化百分比增量來看，巖石質(zhì)量劣化百分比增量是隨著循環(huán)次數(shù)(50次內(nèi))的增加而逐漸遞減的，說明巖石熱濕效應(yīng)主要體現(xiàn)在前期，隨著時(shí)間的推移，表面巖石將處于穩(wěn)步劣?
【作者單位】： 三峽大學(xué)三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;武漢大學(xué)水利水電學(xué)院;中國三峽建設(shè)管理有限公司烏東德建設(shè)部;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51309141) 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0402003) 水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(201401029) 三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院2015年碩士創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(2015CX031)
【分類號】：TV223


本文編號：2517459