含水率对泥质粉砂岩物理力学性质影响的规律与机制

含泥质类软岩遇水后强度会发生显著弱化,严重影响各类工程的安全。对泥质粉砂岩进行室内吸水、脱水全过程试验,并测定其在脱水过程中不同饱和度下的物理(尺寸、纵波波速)、力学性质(单轴压缩、抗拉强度)。试验结果表明:(1)脱水过程中岩样收缩具有明显的阶段性,饱和度由55%降至40%的过程中其尺寸的减小速率最快;(2)脱水过程中岩样纵波波速呈现先降低后升高的趋势,在饱和度65%左右达到极小值;(3)随着饱和度的增加,岩样强度和弹性模量均呈降低趋势,且超过60%的强度损失(抗压强度损失68.2%、抗拉强度损失62.6%)发生在低饱和度的状态下(40%以下);(4)抗拉强度相较于抗压强度对水的软化效应更为敏感。综合分析上述结果,对岩石吸水和脱水的微(细)观过程进行描述。继而提出孔隙水对泥质粉砂岩的微(细)观软化机制,并将其分为两类:荷载依赖性机制——主要包括孔隙水压力变化、孔隙水的流动、结合水膜的润滑、Rhebinder效应等软化机制;非荷载依赖性机制——主要包括以黏土矿物水化为基础的软化机制,以及以可溶性矿物的溶蚀为基础的软化机制。最后,对不同含水状态下岩石软化的主导机制进行探讨。