浸泡作用下砂岩断裂力学特性及劣化机理

Y i c h a n 4 3 0 0 2, C h i n a g 4
: A b s t r a c t T h e f r a c t u r e t o u h n e s so fr o c ki so fg r e a ts i n i f i c a n c e i nq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o no fe n i n e e r i n a f e t n ds t a b i l i t . g g g gs ya y , R o c k so f t e nd e s t r u c tw i t hw a t e r s o i t i sw o r t h w h i l e t od os t u d n t h e i s s u e a sh o wt h e r o c kf r a c t u r e t o u h n e s s a n da s s o c i a t e d yo g , m e c h a n i c a l a r a m e t e r sc h a n eu n d e r l o n t e r mi mm e r s i o no f r e s e r v o i rw a t e r . I nt h i sp a e r a l o n t e r mi mm e r s i o nt e s t i sd e p g g p g
摘要 :岩石的断裂韧度对于定量评价工程的安全及稳定具有重要意义 , 而岩石的破坏常常有水参与 , 在库水长期 浸 泡 作 用 下 , 岩石的断裂力学特性将如何变化值得深入研究 . 基于此 , 以库岸 边 坡 典 型 砂 岩 为 研 究 对 象 , 设计了长期 浸 泡 试 验, 并基于断裂 ( 韧度 ㊁ 变形破坏特征和微观结构变化进行综合分析 . 试验结果 表 明 : 浸泡作用下, 砂岩的断裂韧度 具 有 明 显 的 劣 化 趋 势, 而 1) ( ) 且劣化幅度有一个先增大后减小的趋势 , 浸泡 5~6 月后 , 劣化趋势逐渐减缓; 砂岩三点弯曲试验的 P 2 CMO D 关系曲线可 以比较明显地分成 3 个阶段 : 弹性阶段 ㊁ 屈服阶段 ㊁ 裂纹开展及破坏阶段 , 随着浸泡时间的增长, 弹性阶段逐渐变短, 屈服阶段 逐渐变长 , 裂纹开展阶段曲线下降趋势逐渐变缓 , 而且 达 到 开 裂 峰 值 荷 载 对 应 的 切 口 张 开 位 移 逐 渐 增 大 , 砂岩有逐渐 变软 ( ) 趋势 , 脆性逐渐减弱 , 塑性逐渐增强 ; 浸泡作用导致的润滑 ㊁ 软化和ห้องสมุดไป่ตู้岩内部微观结构的变化 , 特别是微观裂纹 ㊁ 裂隙的发展 3 是导致砂岩断裂韧度及其他力学参数劣化的根本原因 . 研究成果对于把握库水长期浸泡作用下砂岩断裂力学特 性 具 有 比 较 重 要的参考价值 . 关键词 :长期浸泡 ; 水 - 岩作用 ; 三点弯曲 ; 断裂韧度 ; 工程地质 . 中图分类号 : TU 4 4 3 ( ) 文章编号 : 1 0 0 0-2 3 8 3 2 0 1 4 0 1-0 1 0 8-0 7
V o l . 3 9
J a n . 2014
N o. 1
浸泡作用下砂岩断裂力学特性及劣化机理
2 2 2 , , , 邓华锋1, 原先凡1, 李建林1, 罗 2 , 骞1, 何 2 明1, 三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心 , 湖北宜昌 4 1. 4 3 0 0 2 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室 , 湖北宜昌 4 2. 4 3 0 0 2
: / d o i 1 0. 3 7 9 9 d k x . 2 0 1 4. 0 1 1 q
2014 年 1 月
第3 9卷 第1期
地球科学
中国地质大学学报
E a r t hS c i e n c e J o u r n a l o fC h i n aU n i v e r s i t fG e o s c i e n c e s yo
收稿日期 : 2 0 1 3-0 6-2 1
F r a c t u r eM e c h a n i c sC h a r a c t e r i s t i c sa n dD e t e r i o r a t i o nM e c h a n i s mo f S a n d s t o n eu n d e rR e s e r v o i r I mm e r s i o nI n t e r a c t i o n
12 12 12 12 12 , , ,H D e n u a f e n Y u a nX i a n f a n L i J i a n l i n L u oQ i a n eM i n gH g , g , , , , ,
2. K e a b o r a t o r e o l o i c a lH a z a r d so nT h r e eG o r e sR e s e r v o i rA r e ao i n i s t r d u c a t i o n, C h i n aT h r e eG o r e sU n i v e r s i t yL yo fG g g fM yo fE g y,
1. C o l l a b o r a t i v eI n n o v a t i o nC e n t e r o rG e o H a z a r d sa n dE c o E n v i r o n m e n t i nT h r e eG o r e sA r e a, Y i c h a n 4 3 0 0 2, C h i n a f g g 4
, s i n e da n dc a r r i e do u t a n da c o m r e h e n s i v e a n a l s i s i sd o n e i na s e c t s s u c ha s t h e f r a c t u r e t o u h n e s s d e f o r m a t i o n f a i l u r e c h a r g p y p g , ; t o u h n e s sh a sas i n i f i c a n td e t e r i o r a t i o nt r e n d a n dt h ed e t e r i o r a t i o nr a t e i n c r e a s e di np r o h a s ea n dl o w e r e di na n a h a s e a n d g g p p , , , s t o n e t h r e e o i n tb e n d i n e s t c a nb ed i v i d e di n t ot h r e es t a e s n a m e l l a s t i cs t a e i e l ds t a e a n dc r a c kd e v e l o m e n ta n d p gt g ye g y g p :( ) , a c t e r i s t i c sa n dm i c r o s t r u c t u r ec h a n ec h a r a c t e r i s t i c s . T h e r e s u l t s s h o wt h a t 1 u n d e r t h ew a t e r r o c k i n t e r a c t i o n t h e f r a c t u r e g