不同初始损伤白砂岩高温处理后的力学性能研究

通过进行不同初始损伤程度白砂岩在不同等级高温处理后的力学试验,分析了温度和初始损伤对白砂岩的杨氏模量、峰值应力和显微结构等方面的影响。试验结果表明:随着温度的升高,受到初始损伤的白砂岩试件的杨氏模量和抗压强度都呈下降的趋势,初始损伤越大,高温对白砂岩造成的影响越大。通过显微镜观察到随着温度的升高,试块的晶体变小,颗粒的破坏更为破碎,岩屑更多。此外,通过对试验数据的整理,建立了不同初始损伤等级和不同温度等级下白砂岩的本构关系曲线。     

酸侵蚀区白砂岩冻融损伤的影响因素研究

通过循环冻融试验,探究酸侵蚀地区白砂岩冻融损伤的影响因素。研究对三组白砂岩分别作不浸泡、水浸泡、酸浸泡的处理后进行不同次数的冻融循环,再进行单轴压缩试验。并从纵波波速、峰值应力、应力-应变曲线、相对杨氏模量、损伤变量等方面分析不同处理方式的影响。研究表明:水的浸泡是白砂岩冻融损伤的主要原因,酸侵蚀能在一定程度上加快白砂岩的冻融损伤,但本实验中影响不大。研究成果对寒区及酸侵蚀区的建设及工程具有一定的参考价值。     

白砂岩相似材料配比试验及特性分析

岩爆已成为隧道工程中的常见灾害,物理模型试验是模拟和解决岩爆问题的一种有效科学手段。制作物理模型,材料选取和配比是关键。选取成昆铁路峨米段月直山隧道白砂岩为模拟对象配制白砂岩相似材料,引入弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,采用正交设计法配比相似材料,结合影响因素敏感性分析法对试验结果进行分析研究。以石英砂、铁粉、石膏、水泥、缓凝剂和减水剂为主要材料,选取石英砂含量、铁粉含量、石膏水泥比和砂子粒径4个影响因素,每个因素设定4个设计水平,一共16组配比方案。测定每组试验方案材料的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,对比分析这些指数随着4个影响因素的变化规律。最终挑选出合理的材料配比方案,得到满足要求的白砂岩相似材料。试验结果表明:基于弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,配制出的材料能够满足白砂岩相似材料模型试验的要求;以水泥作为胶结材料可以使相似材料峰后曲线变缓,有效增加材料储能能力;预配制出中等强度岩爆倾向性白砂岩相似材料的关键是要合理地控制好石英砂的含量和石膏水泥比两个因素,再根据实际情况调节铁粉含量和石英砂粒径大小。     

新疆乌伦古河南干渠白砂岩的工程地质评价

白砂岩地层是新疆乌伦古河南干渠通过的主要地层,分布广。白砂岩的地基承载力、冻胀性、膨胀性以及对钢筋的腐蚀性能否满足渠道基础对地基的要求,是否对其进行工程处理,将直接影响工程的造价。本文对该种地层的工程地质特性进行了全面的阐述和分析论证,认为白砂岩地层在天然状态下当渠坡为1∶2.5时可以满足渠道基础对地基的要求;只要压实密度满足设计要求时,可以作为回填料;对钢结构具有强腐蚀性,必需进行处理。     

白砂岩卸围压强度与损伤破坏特征

为了探讨白砂岩卸围压强度变形特征,利用RMT岩石力学试验系统进行了常规三轴、恒轴压卸围压应力路径试验,分析了白砂岩卸围压强度、变形、稳定时间和损伤破坏特征。获得以下主要结论:相同初始围压下,卸围压速率越大,屈服段越小,相同卸围压速率下初始围压越大屈服特性越明显;相同初始围压下,随着卸围压速率的减小,白砂岩破坏时的轴向变形增大,表明脆性减弱而延性增强,破坏时的内部损伤越严重;随着卸围压速率的减小,同一初始围压下破坏时围压增加,围压降减小而围压比增大;初始围压越大白砂岩稳定时间越长,但随着卸围压速率的增大稳定时间迅速减小,卸围压速率达到1 MPa/s时,初始围压对稳定时间的影响已很小,不同初始围压下单位围压稳定时间的减小规律基本一致,且受初始围压影响甚微;卸围压应力路径对白砂岩的黏聚力有弱化效应,而对内摩擦角有强化作用,卸围压速率越大内摩擦角越大,黏聚力越小;利用八面体剪应力,基于Mogi-Coulomb强度准则获得了白砂岩强度判别通式;卸围压应力过程中声发射振铃计数一直处于较低水平,在破坏之前没有渐进增长的变化过程,且最大声发射出现在应力峰值处,可知卸围压过程中岩样内部损伤发展缓慢,损伤的快速发展形成主控破裂面主要出现在峰值处,且破坏之前没有声发射渐增先兆,破坏突然;白砂岩发生典型单一破裂面的剪切破坏,且随着卸围压速率的增大,破裂角整体呈增大趋势。     

饱水白砂岩折线与三维强度特征

为了研究干燥和饱水状态下白砂岩力学特性的差异及饱水对白砂岩力学行为的影响程度,采用RMT岩石力学试验系统进行了白砂岩干燥和饱水状态的单轴和三轴试验,研究结果表明:饱水使得白砂岩的线弹性变形特性减弱,而非线性屈服特性增强,且随着围压的增大,这一特性更加明显;围压大于20 MPa时白砂岩应力应变曲线不出现压密阶段;饱水对白砂岩单轴时的强度劣化影响显著,软化效应明显即软化系数小,围压大于20 MPa时,强度劣化影响和软化效应趋于一定值,单轴强度劣化率是高围压三轴强度劣化率定值的2.62倍,高围压时的软化系数定值是单轴时软化系数的1.387倍;围压小于20 MPa时弹性模量和变形模量劣化率随着围压的增大而近似线性减小,围压大于20 MPa时劣化率基本趋于一定值;饱水对白砂岩黏聚力劣化效应显著而对内摩擦角劣化效应较小;根据完全拟合与屏蔽拟合效果,以30 MPa为转折,建立了折线强度准则,根据白砂岩在子午面内的变化规律和William-Warnke偏平面函数确定了具体的白砂岩偏平面曲线,构建了干燥和饱水状态下白砂岩的三维强度经验准则,白砂岩单轴破坏内部损伤严重,分布区域广,微裂纹多处集聚并沿多个方向发展,形成多条主控破裂面,三轴时内部损伤发展集中,分布区域窄,微裂纹集聚和发展方向单一,形成单一主控破裂面.所得成果对受地下水影响的岩体工程设计中岩体参数的合理选择具有实际指导意义.     

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。     

带初始损伤白砂岩冻融循环后力学性能

通过循环冻融试验,研究不同初始损伤程度对白砂岩冻融损伤的影响。从纵波波速、峰值应力、应力-应变曲线、相对杨氏模量、损伤变量等方面分析不同处理方式的影响。研究表明:冻融循环后,不同试块的相对纵波波速、峰值应力均有所减小,且随初始损伤程度的增大而减小;白砂岩单轴压缩破坏后的晶体的大小随着初始损伤的增大有变小的趋势,冻融后晶体的大小略有变小。研究成果对寒区的工程具有一定的参考价值。     

准噶尔盆地白砂岩工程特性试验研究

针对白砂岩能否用于水渠渠底的填充料问题,进 行了试验研究。白砂岩的性状是介于硬土与软岩之间,被扰动后呈松散状。通过试验证实： 细沙、中细砂经压实后,均有较好的压实性,不产生膨胀,属弱冻胀,极微透水,低压缩性 ,较高的抗剪强度,这些特性指标均能满足工程要求。这种材料已用于工程中,经过4年的 通水运行,工程状况良好。     

单轴压缩和劈裂试验下不同岩性岩石声发射特性研究

为研究不同岩石声发射特性,选取均质、节理裂隙不发育的白砂岩、大理岩和花岗岩3类完整岩样和不均质、节理裂隙发育的现场岩样为试验对象,进行单轴压缩和巴西劈裂试验,研究拉-压作用下不同岩石声发射特征的差异性。结果表明,在单轴压缩试验下,完整岩样声发射参数特征与岩石强度密切相关,花岗岩破坏所释放的累积AE能量明显大于白砂岩和大理岩;现场岩样各声发射参数最大值则与岩石强度关联性不大。完整岩样和现场岩样的动态b值基本分布范围在1~4之间,且整体呈先上升中间波动随后回落的变化规律。岩石加载整个过程中的声发射特征与岩石均质程度和节理发育情况密切相关。