饱水红砂岩裂隙冻胀力与变形试验研究

高寒高海拔地区常年受冻融循环作用影响，裂隙岩体冻胀现象普遍存在。为探究冻胀力在裂隙冻胀变形中的演化规律，揭示裂隙岩石的冻胀损伤机制，利用分布式压力薄膜传感器、温度传感器和应变仪组成的测试系统，对不同裂隙宽度的饱和裂隙红砂岩试样的冻融过程进行实时全面监测，获得裂隙冻胀力、温度和裂隙应变随时间变化的曲线。试验结果表明：在冻融过程中，饱水裂隙红砂岩裂隙内20 mm处出现恒温平台，标志着裂隙水发生冻结，且裂隙宽度越大，恒温平台出现时刻越早；岩石表面应变与温度变化拐点同步，裂隙应变拐点滞后于温度拐点，但裂隙应变与最大冻胀力的变化同步；在恒温平台出现时，岩石表面应变快速上升，主要是岩石骨架收缩和岩石孔隙水冻胀共同作用引起的；岩石表面温度变化比裂隙内温度变化更快，导致裂隙水的冻胀有所滞后；在融化过程，冻胀力和应变均再次爬升，并出现次高点；对于宽度在2～4 mm范围内的裂隙，最大冻胀力峰值随着裂隙宽度增大而增加；在整个冻融过程中，冻胀力的分布是不规则的、冻胀力由四周向内部递增，四周的冻胀力大小基本保持不变；冻融机制分析表明：岩块周边首先形成冻结层，然后裂隙水发生冻结逐渐形成冰塞，当冰塞不再滑移、达到完...