泥质粉砂岩冻融作用下含初始损伤岩石动力学特性试验研究

为研究冻融作用下含不同冲击损伤砂岩的动力学特性,对完整及不同初始损伤的泥质粉砂岩进行冻融 后开展冲击加载试验,研究冻融作用对含初始损伤泥质粉砂岩的宏观动力学性能和损伤演化规律。 结果表明:含初 始损伤砂岩的纵波波速、弹性模量与冻融周期呈负相关;含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级初始损伤砂岩的纵波波速随冻融周期的增 大分别下降了 8. 1%、11. 9%、11. 2%、16. 8%,初始损伤等级越高的砂岩在冻融作用下纵波波速下降幅度越明显;冻融 损伤和初始损伤耦合作用下砂岩弹性模量的变化速率逐渐增加,抵抗形变的能力逐渐下降,塑性逐渐增大;在冻融作 用下含初始损伤砂岩的动态抗压强度与应变率呈指数衰减;初始损伤的存在加剧了冻融损伤对岩石的劣化作用,加 快了砂岩自身宏观动力学性能的弱化速率。     

冻融作用对黄砂岩声发射特征影响的试验研究

为研究冻融作用对岩石孔隙率、抗压强度与声发射特征的影响规律,对在-20℃?20℃的温度区间经历40次冻融循环的黄砂岩开展冻融损伤后的单轴压缩力学和声发射试验.结果表明:黄砂岩在经历0?15次冻融循环过程中,孔隙率与冻融周期呈正相关,单次冻融使砂岩孔隙率增加0.07％?0.08％,超过15次冻融循环后,试件的孔隙率的增加...     

锚固参数差异对砂岩破坏特征及抗拉强度影响的试验研究

为揭示砂岩抗拉强度与锚固参数差异的关系,采用砂岩圆盘试件进行巴西劈裂试验,分析探讨锚固参数差异对砂岩破坏特征及抗拉强度的影响机制。通过对比2种不同的锚固方式,发现全长锚固方式对试件的抗拉强度提升较大,强度提升率达到了39.77%,锚固效果更加显著;通过提升端锚试件预紧力发现,锚固预紧力可以有效提高试件的抗拉强度,抑制试件微裂隙的发育扩展,有效地增强试件的承载能力。     

岩石冻融荷载耦合试验及物理力学特性研究

以寒区工程建设为需要,选取两种岩石分别在自然状态和冻融状态下进行物理力学试验,得到块体密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等基本物理力学参数,获取不同状态下的典型岩石应力-应变曲线.对两组试验结果进行对比分析,结果表明,冻融状态下岩石强度减弱,承载能力下降是多重因素作用叠加的结果;冻融损伤程度与岩石接触面的距离有关;受冻融损伤影响,岩石弹性性能下降,弹性模量减小,冻融损伤劣化具有不可逆性;冻融岩石内部损伤引起岩石直径收缩过程中,泊松比不断减小,甚至可能出现负值.     

冻融循环对饱水岩石纵波波速影响的试验研究

为探究冻融作用对饱水岩石纵波波速与损伤变量的影响规律,在冻结温度为-20℃、融解温度为20℃的条件下,对饱水砂岩、黑云变粒岩、闪长岩和灰岩开展了40次的冻融循环试验。结果表明:在相同的冻融条件下,岩石的矿物成分、胶结类型、孔隙特征、矿物颗粒的排列方式对岩石的纵波波速和损伤变量均产生重要影响;经历40次冻融后,砂岩、黑云变粒岩、闪长岩和灰岩的纵波波速较饱水岩样分别降低了42.12%、14.30%、23.21%和19.24%;纵波波速和损伤变量降低幅度在前5个冻融周期降低较为明显,随冻融次数的增加,纵波波速与损伤变量的降低幅度逐渐减小并趋于稳定。     

化学侵蚀下水泥砂浆水力劈裂临界水压及其强度参数的相关性研究

处于高水头条件下,水化学溶液的存在是诱发水泥砂浆结构失稳破坏的重要影响因素。针对这一问题,以水泥砂浆为试验研究对象,利用三场耦合试验测试系统和多功能材料伺服试验机对不同水化学溶液长期浸泡后的水泥砂浆试样进行基本材料力学试验和水力劈裂试验,对比分析不同水化学溶液下水泥砂浆水力劈裂形态、抗拉强度和水力劈裂临界水压力的演化规律。结果表明:不同的水化学溶液对水泥砂浆宏观性能的影响是不同的,水泥砂浆的劣化程度与溶液中离子成分和pH值密切相关,pH=3硫酸钠溶液中的水泥砂浆侵蚀后期损伤劣化程度逐渐加剧,大于pH=7,但仍小于pH=1硫酸钠溶液水化学溶液作用下水泥砂浆试件均呈现弱化的趋势,其水力劈裂临界水压力和材料强度的损伤劣化程度显著,但水泥砂浆水力劈裂临界水压力和抗拉强度损伤劣化程度存在明显差异,其中水力劈裂临界水压力劣化程度大于抗拉强度。同时,化学侵蚀下水泥砂浆水力劈裂临界水压力与抗拉强度之间的相关关系比较明显。从化学侵蚀后含初始裂缝的水泥砂浆断裂应力的降低和裂缝的增大这两个主要影响因素出发,分别引入缝长损伤系数和材料强度损伤系数,建立了化学侵蚀下水泥砂浆水力劈裂破坏准则,并提出了水力劈裂临界...     

泥质含量对砂岩力学性质及其破坏特征的影响规律研究

岩石强度是影响煤层顶板稳定性及支护方式选择的重要因素之一。为研究泥质含量对顶板砂岩力学特性及其破坏特征的影响规律,通过岛津AG-X250电子万能试验机进行了3种含泥质不等量砂岩单轴压缩试验和巴西劈裂试验。试验结果表明:泥质的存在会弱化砂岩的强度,其中含少量、大量泥质的砂岩,其单轴抗压强度较不含泥质砂岩分别折减了22%和4%,抗拉强度分别折减了47%和45%,抗压及抗拉强度折减范围并不同步;计算统计了3种砂岩初始弹性模量E_i与切线弹性模量E_t的比值θ,发现含少量泥质的砂岩θ值最大,表明其内部裂隙发育较好;对3种砂岩的破坏模式进行分析,发现不含泥质砂岩为剪切破坏,含泥质砂岩为纵向劈裂破坏且含少量泥质砂岩破裂面倾角更小。     

煤系地层砂岩抗拉强度及其矿物粒径效应

统计已有的现场实测结果发现,煤系砂岩的抗拉强度存在明显的矿物粒径效应。利用不同粒径的石英砂和水泥浆液模拟制作了煤系砂岩劈裂圆盘,考察了不同石英粒径下试样密度变化规律,并研究了圆盘抗拉强度变化特征。试验结果表明:劈裂圆盘的荷载-位移曲线基本上经历了压密、线性变化和峰后快速跌落的变化过程;随着构成试样石英粒径的增加,圆盘试样的密度逐渐增加,抗拉强度也逐渐增加,整体呈现强化特征。     

冻融作用对边坡泥质粉砂岩岩体质量与强度的影响

为探究冻融作用对边坡泥质粉砂岩岩体质量与强度的影响规律,对白砺滩露天煤矿南帮边坡泥质粉砂岩开展冻结温度为-20℃、融解温度为20℃、冻融循环为40次的试验研究,并对岩体强度参数进行计算,评价经历不同冻融次数后岩体的质量。结果表明:冻融作用对岩体强度参数、质量均产生重要影响,经历10,20,30,40次冻融循环后,饱水泥质粉砂岩岩体的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角分别由未冻融时的29.62 MPa、1.92 MPa、2.26 GPa、0.30 MPa和45.64°下降到20.33 MPa、1.31 MPa、1.87 GPa、0.21 MPa和32.41。,降低幅度分别为31.36%、31.77%、17.26%、30%和28.99%,BQ值由未冻融时的453.8分别下降到401.4,360.7,340.2和302.7;经历30次冻融循环后对应的岩体基本质量级别由未冻融时的Ⅲ级下降为Ⅳ级。     

冻融岩石损伤劣化及力学特性试验研究

采用实验研究与损伤力学理论分析相结合的研究方法,对砂岩和页岩进行开放饱水状态下的冻融循环试验,并对经历不同冻融次数后的岩样进行单向受力状态下的力学特性试验;分析了岩石的冻融损伤劣化过程,系统研究了岩石的强度与变形特性、应力-应变曲线及损伤扩展力学特性随冻融循环次数的变化规律,并对两种岩石冻融损伤的同一性和差异性进行比较。研究表明：砂岩的冻融损伤劣化模式主要为剥落模式和断裂模式,最终由于冻融损伤而崩解;而页岩为裂纹模式,冻融耐久性相对较强。随着冻融循环次数的增加,两种岩石的弹性模量及强度减小,应力-应变曲线压缩性增大,弹性增长段减小;砂岩表现出延性增强,脆性减弱的特征,而页岩在冻融循环达到一定次数后其力学性质趋于稳定。相比而言,砂岩对冻融循环反映更敏感,压密段更明显,塑性更强。岩石初始细观结构的不同经过损伤的非线性演化,表现出终态宏观特性的差异。