分级加载浸水泥质粉砂岩声发射分形特征试验研究

为探究不同浸水时间对泥质粉砂岩加载破坏过程的影响,以天然状态、浸水1,3,7 d状态下滇中引水工程大理Ⅱ标段板凳山隧洞的泥质粉砂岩为样品,进行单轴分级加载试验,监测岩样从加载至破坏的全过程声发射(AE)活动。试验表明：(1)随着浸泡天数的增加,AE累计振铃计数逐渐衰减,在分级加载时,天然岩样的累计振铃计数曲线有明显上升台阶,浸水岩样的累计振铃计数曲线的跃升主要集中在破坏阶段。(2)天然岩样较浸水岩样的脆性更强,破坏时AE活动频度较高,表现为AE定位点在主破裂面附近泵集,破坏面附近定位点的能级较浸水岩样高1～2个能级。(3)随着加载应力增加,浸水岩样的含水率越高,岩样的破裂损伤阶段较天然岩样有所提前,AE定位点主要集中在破坏阶段,定位点数量的激增更加明显,这与振铃计数的变化规律相吻合。(4)不同含水率岩样在相对破坏应力80%之前,关联维数均呈现上升的趋势,在相对应力的80%附近关联维数上升至最大值,应力继续增大,岩样破坏,关联维数跌落至最小值,不同含水率岩样的关联维数最小值均介于0.020～0.035之间。以上岩样的破坏特点可为隧洞涌水情况下岩体稳定性监测提供参考依据。     

节理倾角对砂岩强度及物理特征的影响

节理岩体广泛存在于实际工程中,深入研究节理倾角对岩体强度和物理特征的影响,对节理岩体工程稳定性研究具有重要的意义。通过完整及含不同节理倾角岩样在不同围压下的三轴加载破坏试验及声波测试试验,探讨了节理倾角对砂岩强度及物理特性的影响规律。试验结果表明①随着节理倾角的变化,岩样纵波波速衰减率有所不同,节理倾角为60°时岩样波速衰减率最大。②节理岩样的弹性模量随倾角大小的变化规律是E_完整>E _90°>E _30°> E _60°。③在同一节理倾角下,岩样峰值强度随着围压的增加而增大;在同一围压下,岩样峰值强度随着节理倾角的变化表现出明显的各向异性。④节理岩样的黏聚力随着节理倾角的变化呈现出U型的变化趋势,且在节理倾角为60°时黏聚力最小;同时内摩擦角随着节理倾角的增大而逐渐增大。由上述成果可知,节理倾角对砂岩强度和物理特性影响较大,节理倾角为60°时,影响程度最大。     

粉砂岩卸荷变形破坏特征试验研究

利用MTS815.04电液压伺服可控制刚性试验机,对标准粉砂岩岩样进行了保持轴向变形恒定的卸围压试验,获得了大量的应力、应变实验数据。研究表明：岩体卸围压试验大致分为3个阶段,即初始阶段、裂纹扩展阶段及破坏阶段;岩体破坏时裂纹主要沿着最大主应力的方向开裂,最终形成近似平行于最大主应力的张拉型破坏面。进一步对岩体卸荷过程中轴压σ₁与围压σ₃的变化曲线进行分析发现：当围压降低到一定程度时,裂纹在拉应力作用下迅速扩展;扩展开的裂纹之间由于没有了摩擦力的作用,相对于加载破坏,岩体更容易发生卸荷破坏;在卸荷过程中岩体弹性模量E,泊松比μ随体积应变ε_v表现出明显的非线性变化趋势。试验结果可为工程提供借鉴。     

干湿循环下不同风化程度泥质粉砂岩崩解特性试验研究

为了研究干湿气候环境的变化对泥质粉砂岩崩解特性的影响,以新疆肯斯瓦特水利枢纽工程泥质粉砂岩为研究对象,通过室内模拟干湿淋水状态变化,对风化作用下的泥质粉砂岩进行崩解性和力学特性试验研究,结果发现:随着风化程度的加剧,泥质粉砂岩耐崩解性逐步减弱;循环崩解后,各粒径含量都呈现增加趋势,强风化的崩解速度和崩解含量高于风化程度低的岩石;风化作用促使泥质粉砂岩原生结构发生了改变,泥质物含量增加,使其强度和抵抗变形的能力降低。从崩解的微观机制上分析,黏土矿物含量、胶结物类型等对崩解的发生起了主导作用;风化作用促进了黏土矿物含量的增加,加速了崩解,不同风化类型导致崩解特性也出现差异性。     

全风化泥质粉细砂岩的若干工程地质问题浅析

对全风化泥质粉细砂岩产生工程地质问题的原因进行了分析,并提出了防治办法。     

石英砂岩及粉砂岩地层灌浆试验技术研究

西部某水电站坝址地层渗透性大,两岸地下水位平缓,勘探钻孔没有揭穿相对隔水层,相对隔水层埋藏很深,坝址勘探线q≤3Lu埋深在90m~230m,防渗加固处理工作量大。进行灌浆试验研究分析对坝址灌浆效果、优化灌浆方案、选定灌浆参数、加快施工进度等十分重要。拟对该区域石英砂地层及粉砂岩夹泥质砂岩地层灌浆试验技术方法进行论述。     

粘土质粉砂岩变形与强度时间效应的试验研究

我们曾经指出,岩石特性的时间因素,是与力学作用有关,两者相互依存,有作用力的存在,就内含时间因素的作用,因而才会有相应的应变响应。事实上,现有的研究表明,反复荷载下的疲劳曲线,与蠕变曲线很相似;而且与常规强度试验的屈服值有一定的关系。虽然这些关系还没有在理论上予以阐明,但却很引起人们的注意和探索。因为,如能找出一种明确的关系,则可用反复荷载来求出需要用很长时间才能求得的蠕变的长期强度。或者更方便地用常规强度试验的屈服值来求得,这将会取得很大的经济效益。正因为这样,在本课题的研究中,笔者利用曾在三三○工地进行的若干试验资料,对一般常规变形与强度试验中的时间效应     

某水库工程坝基岩石强度曲线的研究与应用

某拟建水库工程大坝坝基为侏罗系浅湖相沉积岩,岩性有灰白色石英砂岩、浅棕红色泥质粉砂岩和紫红色泥岩,岩石强度差别较大,石英砂岩属中硬岩、泥质粉砂岩属较软岩、泥岩属软岩,岩层倾角平缓,倾向上游偏左岸。为研究坝基岩石物理力学性质,勘察过程中对坝基微风化和新鲜状态的3种岩性基岩的岩芯进行了大量的垂直层面和平行层面点荷载试验,通过各向异性指数计算分析,反映出岩石结构面对强度的影响及程度。通过点荷载试验,可以简单快捷运算出试样的强度,所使用仪器设备轻巧,可运送至工程现场进行,试样无需进一步加工,可及时准确获得岩石强度参数,为工程设计提供依据。     

初始含水率对饱水泥质粉砂岩性质的影响

近年来,川东红层地区多次出现“旱涝急转”的特殊天气,岩体迅速从干旱转为饱水状态,使得物理力学性质产生显著变化,从而导致地质灾害的发生。为了应对这种极端天气,探究初始含水率对岩体饱水浸泡物理力学性质的影响,选取具有代表性的四川中江红层泥质粉砂岩为研究对象,采用烘箱以控制岩样达到不同的初始含水率,在此基础上作饱水浸泡处理。通过控制不同的初始含水率及其烘干温度,研究其对川东红层泥质粉砂岩饱水浸泡的单轴抗压强度及弹性纵波波速的影响,分析并揭示其宏观力学性质和细微观结构的变化规律及原因。试验结果表明：① 随着初始含水率的下降,泥质粉砂岩饱水浸泡后单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低;弹性纵波波速先缓慢下降后迅速下降。强度的最大值和波速的转折点对应相同的初始含水率。② 相同初始含水率下,随着烘干温度的升高,泥质粉砂岩饱水浸泡后强度和波速均呈下降趋势。同时,相比低烘干温度,高烘干温度条件下达到强度最大值与波速转折点所对应的初始含水率降低,强度最大值也降低。     

胜利水电站库区消落带泥质砂岩区环氧树脂干预材料研究

库区消落带的岩土体会在周期性湿干作用影响下产生强度劣化,给库区的岸坡稳定造成不利影响和潜在威胁。以辽宁省胜利水电站库区消落带泥质砂岩为例,提出消落带泥质砂岩力学强度劣化环氧树脂化学干预材料,并进行相应的配比优化研究,得出最佳材料配比,可为实施消落带岩土体强度劣化化学干预提供借鉴。     

典型结构面分布型式节理岩体室内直剪试验研究

针对节理岩体变形破坏及抗剪强度参数确定问题,开展了5种包含两条节理的典型节理分布型式的节理岩体试样的室内直剪试验研究.试验结果表明节理岩体的破坏主要表现为节理控制的节理与岩桥间渐进搭接破坏;对比分析了试验得到的25条应力应变全过程曲线,提出了应力应变曲线分类方法,包括滑动型、屈服型、剪断型、脆断型、剪断复合型五种类型,...     

非贯通性节理砂岩剪切力学特性及破坏模式分析

为分析倾角对节理岩石砂岩剪切力学特性与破坏模式的影响,采用有限元对不同节理倾角砂岩进行直接剪切模拟。结果表明,随着节理倾角增大,岩石抗剪强度先减小后增大,节理倾角45°时岩石抗剪强度最弱;裂纹倾角与岩石破坏形态之间有着较为密切的关系,节理倾角小于45°时,主要表现为沿着剪切方向的左右错动,岩石以受剪为主。节理倾角大于45°时,节理两侧出现明显的压密,导致岩石中部应变量增大,顶部和底部应变量减少,变形不协调导致岩石的顶部和底部出现拉应力,最终导致岩石表现为拉剪破坏。     

坝基软岩流变试验研究及其长期稳定性分析

为了解亭子口水利枢纽坝基泥质粉砂岩流变规律,采用RLW-2000三轴流变仪对泥质粉砂岩进行三轴压缩流变试验。试验结果表明:较低应力水平下,泥质粉砂岩轴向流变较侧向更为显著,随着应力水平升高,侧向流变发展迅速,试样破坏前侧向流变增幅为轴向的2倍左右。基于试验结果,得到流变速率与应力水平及围压的关系,分析流变破坏模式,掌握了泥质粉砂岩三轴流变基本力学特性。利用文献[6]中的非线性损伤流变模型进行流变力学参数辨识,并利用获得的流变力学参数模拟亭子口水利枢纽坝基蓄水后长期运营条件下的流变力学特性。     

水工砂岩材料的配比强度影响因子试验分析

文章对水工砂岩材料的配比强度影响因子进行试验分析.试验表明:当水灰比、骨料与水泥质量比分别为0.53和0.47时,水工砂岩材料强度可达到最佳,骨料与水泥质量比是其材料强度影响主因.     

复杂节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响研究

基于三维块体离散元软件3ＤＥＣ程序,考虑存在三组节理的复杂节理岩体的情况,通过对10个 不同尺寸的岩体块体进行直剪试验模拟,探讨岩体尺寸对于剪切强度特性的影响效果。由于剪切面相 对节理面位置的不同,块体分为两组（第Ⅰ、Ⅱ组）,得出了法向应力作用下的剪切应力与水平位移的关 系曲线图。通过计算可得出剪切强度参数———黏聚力和摩擦角及其与块体尺寸的关系曲线。由此可 见,两组的差异较大,故在进行选择参数时应根据剪切面的位置分别进行考虑。最后对岩体的剪切强度 特性的尺寸效应进行了理论分析,认为节理岩体的剪切强度特性的尺寸影响的关键原因是节理结构面 的存在,节理的相对位置、组数、间距、材料属性等都是重要的影响因素。     

含交错节理岩石直剪试验颗粒流模拟

借助颗粒流程序(PFC)建立了模拟含有交错节理岩石试样破坏的几何模型,对试样宏观力学参数进行标定,在编制了伺服模块的基础上,模拟了试样在不同法向应力条件下的直剪强度变化。采用软件内置的fish语言编制了裂纹扩展过程监测模块,从细观角度描述了交错节理试样在直剪过程中的裂纹扩展规律和破坏模式,并通过追踪微裂纹的数量对试样破坏规律进行量化分析。结果表明,试样剪切应力-剪切位移曲线主要分为4个阶段,随着法向应力和剪裂角的增大,剪切强度线性增加。试样裂纹主要产生在节理处,表现为中间夹块和上下节理凸起破坏,剪裂角对试样破坏规模有重要影响。相比单节理试样,交错节理试样抗剪强度明显降低,破坏规律有所不同。同时进一步考虑了节理间摩擦性质差异的影响,分析发现试样节理间摩擦性越强,试样剪切强度和破坏规模越大。模拟试验结果可为复杂节理岩体力学性质的研究提供参考依据。     

冻融循环作用下砂岩卸荷强度特性试验及损伤特性研究

建立在寒区的岩土工程,其岩石的损伤劣化不仅受冻融风化作用,而且还受到开挖卸荷的影响。采用冻融循环试验和三轴卸荷试验相结合的方法,对砂岩同时受2种破坏作用的强度特性和损伤特性进行系统的分析。分析结果表明:随围压的增加,冻融循环下岩石的破坏特性由张拉破坏逐渐转变为剪切破坏特征,随着冻融次数的增加,岩样明显产生侧向膨胀,侧边中部明显向外凸出,并出现了不同级别的张裂纹、环向裂纹及许多岩粉和岩石碎块;对于三轴卸荷试验,岩样的峰值强度随着冻融次数的增加而降低;扩容应力随冻融次数增加呈指数下降关系;破坏围压与冻融次数呈二次函数关系;冻融损伤值随冻融次数增加呈线性增长,表明岩样的损伤受冻融的影响逐渐增大。研究成果可为寒区岩土工程设计和施工提供指导。     

软弱长石石英砂岩骨料混凝土性能试验研究

为探索软弱长石石英砂岩骨料配制的混凝土性能，对坚硬的铁质砂岩和软弱石英砂岩骨料混凝土进行了对比试验研究。本文介绍了软弱长石石英砂岩骨料特性及其配制的混凝土基本性能。     

干湿循环节理砂岩单轴压缩声发射演化特征

干湿循环对岩石造成不可逆的累积损伤,而岩石的变形破坏过程伴随着明显的声学特征。为探讨干湿循环后节理砂岩变形破裂机理,通过开展节理砂岩室内单轴压缩试验,采用声发射测试技术监测岩样损伤破坏的声学数据,研究历经0、1、5、10、15、20次干湿循环作用后的完整、单节理、双节理砂岩岩样在变形破裂过程中声发射参数的演化特征。结果表明：随着干湿循环次数的增加,砂岩岩样峰后塑性特征逐渐增强,声发射活动表现存在微弱、增强、陡增、剧烈4个阶段;随着干湿循环次数的增加,节理岩样声发射剧烈活动阶段的持续时间、累计振铃计数的降幅以及变形破坏过程中的声发射b值均呈逐步增大的趋势;各种干湿循环次数情况下完整岩样的声发射b值均大于节理岩样。研究成果可为干湿循环下节理岩体变形破坏机理研究提供有益的参考。