节理软岩卸荷流变力学特性试验研究

为了解节理软岩的卸荷流变力学特性,采用RLW-2000岩石三轴流变试验系统进行了恒轴压一次卸围压的流变试验,详细分析了相同轴压不同围压以及相同围压不同轴压条件下试样轴向及侧向流变随时间的变化规律。同时分析了试样流变速率随时间的变化规律及试验后试样的破坏形态。通过试验研究掌握了一些节理软岩的卸荷流变规律,为节理岩体的本构模型的进一步研究建立了基础。     

水-岩作用下库岸边坡岩石试验研究

利用TFD-2000微机伺服控制岩石三轴流变试验机和岩石双轴流变测试仪,对红砂岩分别进行单轴和三轴压缩试验,得到不同含水率下红砂岩试样的弹性模量、单轴抗压强度、三轴强度参数等结果.研究表明,随着红砂岩含水率的增大,红砂岩的波速逐渐减小;反之,红砂岩弹性模量和泊松比逐渐增大.红砂岩的黏聚力和内摩擦角随着含水率的增大均逐渐...     

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。     

饱水-风干循环作用下砂岩力学性质劣化规律

水库在建成运营过程中,水库内水位反复升降对库岸边坡安全性产生影响。为探究饱水-风干循环作用下水库边坡岩体力学性质的劣化规律,以某水库边坡水位变幅带砂岩为试验对象,进行岩石三轴压缩试验。引入劣化率概念探究水岩作用对砂岩力学性质的影响,并借助电镜扫描技术分析了砂岩在水岩作用下的劣化机理。研究表明:水岩作用程度相同时,砂岩峰值抗压强度随围压增大而变大;相同围压条件下,随饱水-风干/循环次数增多,砂岩峰值抗压强度、黏聚力、内摩擦角变小,且三者数值与循环次数N之间的变化规律符合指数分布。当水岩作用增强时,峰值抗压强度劣化率最小值为31.35%,黏聚力、内摩擦角劣化率分别为30.61%和15.37%;水库水位升降对砂岩峰值抗压强度、黏聚力影响较内摩擦角大,三者劣化率与循环次数N之间的变化规律同样符合指数分布。在砂岩三轴压缩试验基础上,对水岩作用下岩石劣化机理进行了研究。研究成果对于受水位反复升降影响的水库边坡安全性治理具有一定参考价值。     

酸对云冈石窟砂岩的劣化作用试验研究

云冈石窟所处的山西省大同市是我国重要的产煤区和煤化工基地,空气污染导致窟区内SO₂浓度超标。云冈石窟砂岩主要成分中的长石及钙质胶结物,对酸的作用极其敏感。为模拟硫酸对云冈石窟洞窟岩石的劣化作用,设计了硫酸浸泡劣化试验。通过测量不同pH值硫酸溶液浸泡的砂岩岩样的质量、波速以及溶液的pH值,并对比腐蚀前后岩样的抗压强度、物质结构,来研究硫酸对石窟岩石的破坏机理及其规律。结果表明:酸对此类钙质胶结砂岩的破坏非常迅速,且主要破坏岩石的钙质胶结物;随着反应次数的增加,波速明显降低;酸对岩样表层的作用特别严重;随着胶结物的丧失,岩石强度降低明显。     

金沙江某坝址凝灰岩夹层风化的水-岩作用

岩石风化特征是工程地质研究的重要内容,关系到工程建筑物的建基面及其处理措施。通过对金沙江某坝址玄武岩体中凝灰岩夹层风化带矿物成分、化学成分的分析测试,结合坝址区水文地质条件,探讨了凝灰岩体风化的水-岩作用机理,为玄武岩体风化带划分提供了依据。     

库水长期升降作用下库岸边坡稳定性研究

选取三峡库区典型库岸的砂岩进行“浸泡-风干”循环试验,模拟库水升降条件对库区水位变幅区岩石强度的影响。根据岩石试验结果和岩体RMR法推算出经历不同水位条件下岩体参数劣化规律,并通过数值模拟研究变幅区砂岩的劣化对库岸典型滑坡区库岸稳定性的影响,分析库岸边坡在库水长期作用下演化规律。研究表明水位升降过程对变幅区岩体质量的劣化作用较为明显,会导致库岸边坡破坏的时间大为缩短;库岸坍塌破坏过程与此类滑坡稳定性有直接的联系,可能最终会导致此类滑坡复活。研究成果可为库区内此类滑坡长期稳定性分析提供参考。     

冻融循环作用下砂岩无损测试力学特性研究

针对冻融循环作用下砂岩冻融损伤机理和物理力学参数之间相互关系的问题,利用5种可重复操作的无损检测法(电阻测试、声波测试、滴定测试、CT扫描、局部细观放大技术)对低应力循环荷载作用下冻融循环试验后的岩样进行检测,并对岩样的冻融劣化机理作出了分析,通过CT扫描得到岩样CT数值变化规律并发现冻融作用,找出了冻融后参数间的关系。结果表明:岩样物理参数和动力力学参数对冻融作用的敏感性排序为:阻尼比(λ)动泊松比(ud)电阻率(ρ)阻尼系数(C)纵波波速(v)浸润面积(S)动弹性模量(Ed)质量(m),由此可在定量检测砂岩的冻融程度时,按参数对冻融作用的敏感性排序选择优先检测的参数种类,以减少检测的工作量;经过定量比较分析,提出了无损测试中各种参数间的关联性,得出了质量、阻尼比、动泊松比、阻尼系数、纵波波速、动弹性模量两两参数之间的定量关系,因此可通过一种参数的变化规律,预测另一种参数的变化趋势,在有限的试验条件、试验次数下,有效地精简所需试验的参数数目。     

吉林西部水-岩相互作用反向模拟

根据研究区的水文地质条件,结合热力学原理和化学原理,确定典型剖面和矿物相,采用反向地球化学模拟软件NETPATH2.0,对吉林省西部地区水-岩相互作用进行模拟,从而对潜水水化学演化进行分析。典型剖面上的模拟结果表明:第四系孔隙潜水在径流排泄过程中,主要发生了矿物的溶解和沉淀,以及Na+、Ca2+之间的离子交换,使得沿剖面上的水化学类型发生了相应的改变。     

英布鲁水电站坝基软岩特性及关键工程地质问题

坝基软弱砂岩、强透水性及其渗流稳定问题、当地筑坝材料的填筑特性是英布鲁水电站工程的三大关键地质问题。通过对砂岩物质组成、结构及其物理力学性质的研究,对其工程地质特性及岩体利用等问题有了系统深入的认识。正确认识软弱砂岩的水文地质特性,是解决坝基强透水性及其渗透破坏问题的关键。结合工程优化设计,对当地筑坝材料的质量特性进行了试验研究。     

水岩作用下裂隙岩体变形特性试验研究

为了解水岩作用对完整岩体及损伤裂隙岩体变形特性的影响,在一定应力状态下将岩样预压损伤后,分别在0 MPa、0.4 MPa、0.8 MPa的水压力缸中密封浸泡30 d再进行重复加载破坏试验。试验结果表明:经预压破坏后,未浸水的裂隙岩样在不同围压下再次加载至完全破坏时,极限应变变化幅度较小,低于7%,弹性模量降低12%~23%,变形模量降低3%~5%,极限应变、模量变化与围压之间没有明显关系;压力水浸泡对岩体软化作用明显,经预压破坏含有裂隙的岩体,浸泡后再次加载时,极限应变增加0%~37%,弹性模量降低28%~61%,变形模量降低32%~57%。相同围压下,含预压裂隙岩样在浸泡后的强度相比完整岩样未浸水时有较大幅度的下降。比较不同水压浸泡后裂隙岩样,随着浸泡水压的增大,岩样强度降低程度越大;随着围压的增大,岩样强度随水压增大降低的程度逐渐减小。含预压裂隙岩样若不考虑压力水浸泡作用,第二次加载强度与第一次加载相比亦有所降低,围压越大,降低程度越小,裂纹对岩体强度的影响越小。与"完整"岩体相比,裂隙岩体对水软化作用更加敏感,长期浸泡后岩体力学性质弱化明显,更易产生不稳定问题。     

水岩相互作用的研究进展

水-岩相互作用是近地表环境演化的主要驱动力之一。地下水从补给区到排泄区,水化学特征往往呈现明显的分带规律,这是地下水动力场驱动下水-岩相互作用和环境共同作用的结果。本文从水-岩相互作用对地下水化学性质的影响、对岩石力学性质的影响、水-岩相互作用过程模拟3个方面阐述了目前水岩相互作用的研究进展,并对研究过程中存在的问题进行了总结与展望,为今后的水-岩相互作用相关研究提供理论指导。     

金沙江某坝址凝灰岩夹层风化的水—岩作用

岩石风化特征是工程地质研究的重要内容，关系到工程建筑物的建基面及其处理措施。通过对金沙江某坝址玄武岩体中凝灰岩夹层风化带矿物成分、化学成分的分析测试，结合坝址区水文地质条件，探讨了凝灰岩体风化的水-岩作用机理，为玄武岩体风化带划分提供了依据。     

废弃煤矿矿井水在煤岩体入渗过程中的水岩作用机理研究

为弄清废弃矿井矿井水对地下水污染的机理和规律,以阜新煤矿废弃矿井为研究对象,利用室内土柱试验模拟了在矿井水淋溶和清水淋滤(模拟雨水)下.煤矿采空区矿井水中不同污染物质(总硬度、SO22-4、Cl-和总铁)对地下水的污染情况及污染因子在煤岩体中的迁移情况,应用质量守恒原理探讨了矿井水在饱和煤岩体人渗过程中的水岩作用.结果表明,矿井水在入渗过程中,通过运移累积、吸附转化、溶解解析和离子交换等水岩作用对地下水产生污染.     

填充对节理岩体力学特性及能量演化的影响研究

能量耗散引起节理岩体裂纹启裂、扩展、贯通及最终的破坏。为探寻充填对节理岩体力学及能量特性的影响,基于岩石能量耗散理论及单轴压缩试验结果,研究了充填对节理岩体强度特征、变形特征、破坏模式及能量演化的影响机制。此外,分析了节理岩体的能量演化机制及峰值点各能量指标( 总能量、弹性应变能及耗散能) 的充填效应。研究结果表明: 节理使得岩样的力学参数明显劣化,而充填使得节理岩样的峰值强度、峰值应变及弹性模量均有所增大; 完整岩样损伤演化划分为初始损伤阶段、稳定损伤阶段、损伤平稳阶段、加速损伤阶段及损伤破坏阶段,而节理岩样和充填节理岩样则分为六阶段,即增加了突变损伤阶段; 完整岩样、充填节理岩样及节理岩样峰值点的平均弹性应变能依次在减小,但减小幅度明显降低。研究成果可为岩体工程类环境灾害的预警与防控提供科学依据。     

节理软岩压缩破坏后崩解特性试验研究

为了解压缩破坏后节理软岩的崩解特性,对节理软岩进行了三轴压缩破坏试验,得到节理软岩压缩破坏后的试样,通过表面裂缝描图得到破坏试样的宏观裂隙特征,CT扫描得到破坏试样的微观裂隙特征。以压缩破坏后的节理软岩为研究对象进行室内干—湿循环崩解试验,根据试样的崩解率和相关崩解破坏机理,研究节理软岩压缩破坏后的崩解特性。试验结果表明:压缩破坏后的节理软岩一次干—湿循环后的崩解率可高达36.51%,其崩解速度远大于完整软岩。崩解速度最大的试样第一次干—湿循环后的崩解率高达36.51%,而崩解速度最小的试样第一次干—湿循环后的崩解率只有3.16%,几乎不崩解。分析表明节理软岩压缩破坏后的崩解特性是由岩样压缩过程中产生的微观裂纹和宏观节理裂纹共同决定的,且受荷破坏形成的宏观裂纹越多、裂纹越长、裂纹交叉越多则崩解速度越快,崩解性越强。黏土矿物成分占比是决定软岩崩解性和崩解类型的主要内在因素,蒙脱石、绿泥石、伊利石等黏土矿物会加快软岩崩解速度。     

水岩循环作用下变质砂岩力学参数劣化试验研究

为研究水岩循环对变质砂岩力学参数的影响,基于室内岩石水岩循环试验,对岩石主要力学参数在水岩循环过程中的弱化特性及弱化机理进行了研究。结果表明：水岩循环次数与岩石单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力以及内摩擦角的变化呈负相关关系,与泊松比的变化呈正相关关系;水岩循环初始阶段各项力学参数的变化速率较快,但随着循环次数的增加最终趋于平缓。经过对28次水岩循环后岩石各项力学参数的劣化度D值分析认为,水岩循环对各项力学参数的敏感度为：泊松比＞抗拉强度＞黏聚力＞弹性模量＞内摩擦角＞单轴抗压强度。通过对水岩循环过程中岩石微观结构变化的分析表明,易水解矿物的溶蚀耗散、溶蚀裂隙的扩展延伸、溶蚀碎屑颗粒脱落等效应,是本试验岩石力学损伤的主要原因。利用回归分析建立了力学参数随循环次数变化的回归模型,并验证了其可靠性,基于试验结果及模型分析认为,经过16次水岩循环以后的岩石力学参数趋于平稳,因此选用16次水岩循环后的岩石力学参数进行工程设计是较为可靠的。