【摘要】：在溫差作用下,成巖顆粒之間的水冰相變和各向異性將會(huì)對(duì)巖石內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)造成損傷破壞,降低巖石的承載能力,進(jìn)而影響巖體的工程穩(wěn)定性,巖石凍融損傷的本質(zhì)是裂隙(孔隙)水凍結(jié)膨脹過程中,引起裂隙(孔隙)中應(yīng)力增加導(dǎo)致其擴(kuò)展的過程。開展凍融巖石細(xì)觀損傷劣化的研究,分析凍融巖石在細(xì)觀尺度下的劣化規(guī)律對(duì)全面了解凍融巖石的損傷演化具有指導(dǎo)意義。因此,本文以西藏某水電站壩肩邊坡碎裂松動(dòng)巖體-英安巖為研究對(duì)象,從定量的角度,基于SEM-EDS對(duì)英安巖的礦物成分進(jìn)行計(jì)算,采用圖像處理技術(shù)對(duì)英安巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)的凍融劣化過程進(jìn)行分析,結(jié)合數(shù)值計(jì)算,得到凍融條件下巖石的細(xì)觀結(jié)構(gòu)劣化的演化規(guī)律,取得主要研究成果如下:(1)闡述了巖石凍融損傷劣化的主要影響因素為氣候條件、地貌特征、巖石特性和水文環(huán)境。其中,巖石凍融的關(guān)鍵影響因素在于巖石特性,巖性決定了巖石凍融劣化的程度,而氣候條件是巖石發(fā)生凍融劣化重要的外營(yíng)力條件�；诩�(xì)觀角度考慮,巖石的礦物組成、裂隙(孔隙)發(fā)育程度是發(fā)生凍融破壞的物質(zhì)基礎(chǔ),凍融破壞主要受內(nèi)外溫差引起差異性的熱脹冷縮變形作用和冰劈作用。(2)結(jié)合鏡下鑒定結(jié)果、SEM-EDS即時(shí)定點(diǎn)定量分析、非負(fù)線性最小二乘法和單三軸壓縮試驗(yàn),確定斜長(zhǎng)石和石英是英安巖呈現(xiàn)脆性破壞的基礎(chǔ)成因,而巖石力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性和偏相關(guān)性分析得知石英和斜長(zhǎng)石是對(duì)英安巖巖石力學(xué)性質(zhì)影響最大的礦物成分。其中,高強(qiáng)度高含量的石英、斜長(zhǎng)石會(huì)提高巖石強(qiáng)度。(3)斜長(zhǎng)石晶體和石英晶體中出現(xiàn)的微裂紋擴(kuò)展方式主要為穿晶斷裂、沿晶斷裂及其任兩者的組合形式。英安巖經(jīng)歷凍融循環(huán)后,統(tǒng)計(jì)斜長(zhǎng)石晶體和石英晶體上出現(xiàn)的3種裂紋的數(shù)量、長(zhǎng)度和寬度變化率,確定沿晶裂紋的萌生、發(fā)育是凍融循環(huán)荷載作用對(duì)英安巖細(xì)觀損傷最明顯的劣化形式,并通過計(jì)算晶界網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)與裂紋數(shù)量的關(guān)系,認(rèn)為英安巖的細(xì)觀結(jié)構(gòu)凍融損傷劣化是基于斜長(zhǎng)石和石英的晶界結(jié)構(gòu)的膠結(jié)面而發(fā)生沿晶脆性斷裂破壞形式。(4)結(jié)合凍融條件下英安巖的物理參數(shù)變化分析和細(xì)觀結(jié)構(gòu)劣化特征分析,認(rèn)為英安巖內(nèi)部所含有的斜長(zhǎng)石和石英兩種脆性礦物晶體在水冰相變的循環(huán)作用下,凍脹作用可以弱化內(nèi)部晶體顆粒的粘聚力,造成孔隙發(fā)育明顯,晶體顆粒之間出現(xiàn)脆性裂紋,且游離的斜長(zhǎng)石和石英顆粒剝落、析出,故英安巖微裂隙的擴(kuò)展是基于斜長(zhǎng)石晶體和石英晶體兩種脆性晶體顆粒析出劣化的。最終導(dǎo)致試樣的質(zhì)量變化不穩(wěn)定。(5)凍融作用導(dǎo)致英安巖試樣內(nèi)部微裂紋的發(fā)育方向擴(kuò)展了20°左右,通過計(jì)算顆粒粒度分布的分形維數(shù)與裂紋數(shù)量的關(guān)系,認(rèn)為當(dāng)?shù)V物粗細(xì)顆粒按最大維度組合時(shí),導(dǎo)致不同微裂紋的方向角交錯(cuò),驗(yàn)證了凍融前后試樣微裂紋方向角發(fā)生改變的原因是受粒度分布的影響。(6)溫度的改變、水冰相變的發(fā)生降低了英安巖脆性礦物顆粒的密實(shí)度以及顆粒間的粘結(jié)�；跀�(shù)字圖像數(shù)值分析表明:細(xì)觀結(jié)構(gòu)的分布特征是影響溫度分布形態(tài)的主要因素,水冰相變發(fā)生的過程,導(dǎo)致英安巖巖石脆性顆粒的收縮,以及在脆性裂隙之間產(chǎn)生凍脹力,裂隙尖端位置產(chǎn)生拉應(yīng)力集中區(qū)和剪應(yīng)力集中區(qū),裂隙主要發(fā)生拉裂破壞。
【圖文】：

第 1 章 引言第 1 章 引言1.1 選題依據(jù)及研究意義地球上各類凍土區(qū)的面積約占地球陸地面積的 50%，主要分布在地球兩極及附近地帶和高海拔地區(qū)，我國有 75%的國土陸地面積呈冬凍夏融的周期性變化，其寒區(qū)總面積位列全球第三，如圖 1-1。其中，多年凍土面積占我國國土面積的21.5%，季節(jié)性凍土分布面積占我國國土面積的 53.3%（金會(huì)軍 等，2006）。寒冷的氣候和凍結(jié)區(qū)域給工程建設(shè)和資源開采帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文如地基的反復(fù)凍融作用導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生不均勻沉降（滿吉芳，2012；鄭山鎖 等，2017）；高寒山區(qū)地下輸油管、隧道圍巖的凍脹破裂（趙玉報(bào)，2015；王福聰，2015）；巖質(zhì)邊坡由于風(fēng)化剝蝕導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)（李晶瑩，2003；劉歡，，2017）；由于發(fā)生凍融災(zāi)害，國道 217、國道 314、國道 318 長(zhǎng)期不能正常運(yùn)行（王立娜，2008；湯明高 等，2012；蒙明輝，2015）。因此，對(duì)寒區(qū)工程建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)考慮凍融對(duì)巖石穩(wěn)定性的影響。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV223

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 路鳳香,朱勤文,謝意紅,鄭建平;英安巖中高壓輝石巨晶的發(fā)現(xiàn)及其意義[J];地球科學(xué);1996年05期

2 汪果;趙建軍;李濤;解明禮;趙偉華;楊春;;英安巖三軸壓縮試驗(yàn)力學(xué)特征及聲發(fā)射特征研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2018年05期

3 王川;林鋒;李業(yè);朱小申;;某水電站英安巖加卸載力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J];甘肅水利水電技術(shù);2018年01期

4 郭志華;張寶林;黨永岐;侯金亮;張麗春;高磊;;南蒙古巴音蘇赫?qǐng)D礦區(qū)英安巖地球化學(xué)特征及其構(gòu)造意義[J];地質(zhì)通報(bào);2018年Z1期

5 焦慶祝,龐文琴,霍啟升;用英安巖和粉煤灰合成ZSM—5分子篩研究[J];硅酸鹽通報(bào);1996年04期

6 羅莎莎;陳安;;英安巖地區(qū)隧道滲水處治方法研究[J];中國水運(yùn)(下半月);2019年07期

7 顧尚義;萬國江;毛健全;;廣西憑祥英安巖中方解石稀土元素地球化學(xué)研究[J];地球與環(huán)境;2007年01期

8 高永娟;林仕良;叢峰;;滇西梁河—潞西地區(qū)新生代英安巖的源區(qū)及成因——來自地球化學(xué)的證據(jù)[J];地質(zhì)通報(bào);2012年05期

9 C.Merzbarcher ,D.H.Eggler ,曲曉明;巖漿地質(zhì)濕度計(jì):對(duì)圣海倫斯山及其它英安巖巖漿的應(yīng)用[J];地質(zhì)地球化學(xué);1986年06期

10 吳碧娟;賴健清;鄭宗學(xué);吳遠(yuǎn)安;;尕龍格瑪銅鋅多金屬礦區(qū)火山巖特征[J];礦產(chǎn)與地質(zhì);2013年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 吳嘉林;孫載波;周坤;趙江泰;;滇西雙江縣勐庫地區(qū)三疊紀(jì)火山巖的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義:來自地球化學(xué)和年代學(xué)證據(jù)[A];云南省首屆青年地質(zhì)科技論壇優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2017年

2 儲(chǔ)玲林;張瑞生;廖群安;桑隆康;;遼西建昌-凌源地區(qū)早侏羅世水泉溝組英安巖中斜長(zhǎng)石環(huán)帶特征的解譯[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

3 高鈺涯;李獻(xiàn)華;李秋立;鍾孫霖;;二次離子質(zhì)譜第四紀(jì)鋯石年代學(xué):臺(tái)灣金瓜石英安巖定年[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第十屆（2010年度）學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(上)[C];2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 姚青;基于細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析的英安巖凍融劣化機(jī)理[D];成都理工大學(xué);2019年

2 王宇;凍融單裂隙英安巖物理力學(xué)特性的相似材料試驗(yàn)及損傷本構(gòu)模型研究[D];成都理工大學(xué);2019年

3 劉輝;相山西部流紋英安巖地球化學(xué)特征與年代學(xué)[D];東華理工大學(xué);2016年

4 勞玉軍;贛南南逕盆地加里東期英安巖地質(zhì)、地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義[D];東華理工大學(xué);2017年

5 梁偉;云南普洱大平掌礦區(qū)英安巖巖體質(zhì)量分類與抗剪強(qiáng)度取值研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

6 歐陽男;英安巖吸水率對(duì)瀝青混合料最佳油石比影響的研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2007年

7 蔣帥男;高寒山區(qū)凍融巖石的物理力學(xué)性質(zhì)及損傷特性研究[D];成都理工大學(xué);2016年

8 王哲;相山火山盆地流紋英安巖及碎斑熔巖磁組構(gòu)研究[D];東華理工大學(xué);2017年

9 步凡;寒區(qū)邊坡凍融巖體裂隙擴(kuò)展特性及加固方式試驗(yàn)研究[D];成都理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2687132