干湿循环下岩石力学特性与能量演化规律的实验研究
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岩石动态力学特性与岩层应力演化关系分析岩石动态力学特性和岩层应力演化关系是岩石力学领域的重要研究内容,对于工程建设、地质灾害防治等方面具有重要影响。
本文将从岩石动态力学特性和岩层应力演化关系两个方面展开讨论。
一、岩石动态力学特性岩石动态力学特性是指岩石在外力加载下的力学响应和力学性能。
岩石动态力学特性的研究对于灾害评估和防治具有重要意义。
1. 岩石的动态弹性模量动态弹性模量是衡量岩石抵抗变形的能力的重要参数。
岩石的动态弹性模量与岩石的波速有关。
波速是通过实验测量得出的,可以采用声波法或超声波法来测量。
2. 岩石的动态变形特性岩石在受到外力作用时,会发生各种形式的变形,包括弹性变形、塑性变形、破裂等。
岩石动态变形特性的研究可以通过岩石材料试验获得。
3. 岩石的动态破裂特性岩石的动态破裂特性是指岩石在承受动态载荷作用下破裂的力学行为。
研究岩石的动态破裂特性可以通过岩石材料试验和数值模拟等方法进行。
二、岩层应力演化关系岩层应力演化关系是指岩层中应力随时间和空间的变化规律。
岩层应力演化关系的研究对于地质工程和能源勘探开发具有重要意义。
1. 岩层应力演化的原因岩层应力演化的原因主要包括地壳运动、岩层重力作用、岩层物理性质等因素的改变。
这些因素的变化会引起岩层内部应力分布的变化。
2. 岩层应力演化的测量方法测量岩层应力演化的方法有直接法和间接法。
直接法主要包括孔隙压力法和测力牵引法,间接法主要包括应力拟合法和应力判别法。
3. 岩层应力演化的数学模型岩层应力演化的数学模型是通过对岩层内部应力分布规律的描述,建立起相应的数学方程。
这些数学模型可以用于预测岩层应力的演化规律,对工程设计和地质灾害预测具有重要意义。
结论岩石动态力学特性和岩层应力演化关系的研究对于工程建设和地质灾害防治等方面有着重要的意义。
随着科学技术的发展,我们对岩石动态力学特性和岩层应力演化关系的认识会越来越深入,为实际工程应用提供更可靠的基础。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过岩石力学实验,研究岩石的力学性质,包括抗压强度、抗拉强度、变形性能、水理性质等,为岩土工程设计和施工提供理论依据。
二、实验原理岩石力学实验主要包括以下几种:1. 岩石单轴抗压强度试验:在岩石试件上施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力,以此确定岩石的单轴抗压强度。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):将岩石试件沿劈裂面进行拉伸,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力,以此确定岩石的抗拉强度。
3. 岩石变形试验:通过施加轴向压力,观察岩石的变形情况,分析岩石的变形规律。
4. 岩石水理性质试验:测定岩石的吸水性、软化性、抗冻性和透水性等水理性质。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:岩石力学试验机、万能试验机、岩样制备设备、量筒、天平等。
2. 实验材料:岩石试件、砂、水等。
四、实验步骤1. 岩石单轴抗压强度试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入万能试验机,调整试验机夹具,使试件劈裂面与试验机轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的拉伸速度对试件施加拉伸力,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力。
3. 岩石变形试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,记录试件的变形情况。
4. 岩石水理性质试验:(1)测定岩石的吸水性:将岩石试件放入量筒中,加入一定量的水,记录试件吸水后的质量。
(2)测定岩石的软化性:将岩石试件浸入水中,记录试件饱和后的抗压强度。
干湿循环效应下花岗岩残积土边坡土体工程特性及稳定性分析摘要:本文以广泛应用的花岗岩残积土边坡为探究对象,通过野外调查和室内试验,分析了干湿循环效应对花岗岩残积土边坡土体的工程特性和稳定性的影响。
探究结果表明,干湿循环过程中土体重度、黏土含量和细颗粒含量等因素对土体稳定性有着显著影响,同时还发现了循环湿度和循环次数与花岗岩残积土边坡土体抗剪强度和抗滑稳定性的负相关干系。
结合本探究结果,提出了针对花岗岩残积土边坡的设计和构造建议。
关键词:花岗岩残积土;边坡土体;干湿循环效应;工程特性;稳定性分析概述随着我国城市化进程的加快和人民生活水平的提高,山区的开发和建设日趋活跃。
然而,山区地质条件艰苦,其地质灾难风险也相对较高。
特殊是花岗岩残积土边坡,由于其物理特性复杂、分布范围广泛,以及地处人类活动频繁的区域,因此引起了广泛关注。
在自然环境下,花岗岩残积土边坡易发生干湿循环效应。
干湿循环过程中,土体的力学性质、物理性质和水文性质等均会发生变化。
这些变化将对土体的稳定性产生重要影响,从而导致边坡灾难发生。
因此,对花岗岩残积土边坡干湿循环效应下的工程特性和稳定性进行探究具有重要意义和现实价值。
本文接受野外调查和室内试验相结合的探究方法,分析了花岗岩残积土边坡干湿循环效应下土体的力学、水文和物理性质等方面的变化,探讨了循环湿度、循环次数、土体重度、黏土含量和细颗粒含量对土体稳定性的影响,最终得出了有关花岗岩残积土边坡设计和施工的建议。
材料与方法2.1 试验土样来源本次试验选取了四个花岗岩残积土边坡作为试验样本。
这些样本位于不同的区域,包括城市、村落和山区。
试验土样经过野外调查,按照工程需求实行了适当的处理和加固,确保样本的均一性和可靠性。
2.2 试验方法起首对试验样本进行灌注,使土样的含水量达到最大值。
接着,将土样放置在不同的干燥条件下,测量土样的重量和体积。
在土样干燥后,进行三轴试验,测量土样的抗剪强度和抗滑稳定性。
———————————————————————基金项目:甘肃省住房和城乡建设厅建设科技项目(JK2023-14)。
作者简介:胡俊卿(1987-),男,甘肃天水人,本科,工程师,研究方向为建筑工程;李旭庆(通讯作者)(1995-),男,山西朔州人,硕士生,研究方向为岩土工程。
0引言红层主要指侏罗纪到新近纪的陆相红色岩系,分布面积约达826389km 2[1]。
由于构造运动的影响,红层岩体产状和基本特性差异较大,易受水、温度及空气等自然因素的影响[2]。
水对红层泥岩结构的破坏性最为显著且不可逆,干湿循环作用会进一步加剧这种破坏,从而引发红层泥岩区域工程的破坏,如矿井坍塌、建筑结构、边坡失稳及边坡坡面剥蚀等[3,4]。
红层泥岩在自然界会经历反复的干湿循环,在经历第一次循环后岩体产生的裂缝较小,其内部结构的破环会随时间的推移而累积。
干湿循环对红层泥岩影响具有周期性,分别是以天为循环的晴雨天频繁变化和以季节剧变为周期的变化,二者都会使红层泥岩发生微小破裂。
在以季节剧变为周期作用下,更可能从量变引起质变,使红层泥岩微裂缝发生突变,剥离岩体[5]。
因此,干湿循环作用下红层泥岩特性变化的研究对工程建设和长期服役意义重大。
通过VOS viewer 数据库分析发现,近几年与干湿循环作用下红层泥岩性质变化领域相关的研究颇多,如图1所示,关于红层泥岩在干湿循环作用下的性质研究主要集中在崩解性、变形及强度变化等方面。
其次,还可看出部分学者对红层泥岩在干湿循环作用下性质变化与所处环境等的关联性也有研究。
1干湿循环对红层泥岩强度的影响1.1抗压强度红层泥岩抗压强度不仅与矿物组成、胶结程度、裂缝分布及含水状态等有关[6,7],同时也受干湿循环作用的影响。
干湿循环初始损伤程度对红层泥岩力学性质有着不可忽略的影响[8,9]。
干湿循环作用下红层泥岩强度及变形特性研究进展Research Progress on the Characteristics of Mudstone in Red Bed under Dry and Wet Cycles胡俊卿①HU Jun-qing ;李旭庆②LI Xu-qing ;曾兵兵①ZENG Bing-bing ;高青栋②GAO Qing-dong ;李高娟②LI Gao-juan(①甘肃建投建设有限公司,兰州730050;②兰州交通大学,兰州730070)(①Gansu Jiantou Construction Co.,Ltd.,Lanzhou 730050,China ;②Lanzhou Jiaotong University ,Lanzhou 730070,China )摘要:水对红层泥岩结构的破坏最为显著且不可逆,干湿循环作用会近一步加剧这种破坏,使红层泥岩发生变形,产生裂缝,导致红层泥岩内部结构损坏并不断累积,致使红层泥岩强度下降。
巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究苗亮; 韩松; 申培武; 何成; 申兴月【期刊名称】《《安全与环境工程》》【年(卷),期】2019(026)006【总页数】9页(P85-93)【关键词】巴东组紫红色泥岩; 强度弱化; 能量耗散; 干湿循环试验; CT扫描试验;三轴压缩试验; 数值模拟试验【作者】苗亮; 韩松; 申培武; 何成; 申兴月【作者单位】湖北省城建设计院股份有限公司湖北武汉430051; 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074; 武汉建工集团股份有限公司湖北武汉430056【正文语种】中文【中图分类】X43; TU443三峡库区地质灾害频发,库区内生态环境较为脆弱,开展三峡库区地质灾害的防治工作具有重要意义[1]。
已有调查结果表明,三峡库区内泥岩分布区是地质灾害多发地段[2],受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展库区内泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考,因此在开展三峡库区地质灾害防治工作的过程中应重点关注库区内泥岩的力学特性。
基于此,一些学者针对三峡库区内泥岩的力学特性开展了大量的研究工作,如殷跃平等[3]、余宏明等[4]、卢海峰[5]对库区内巴东组紫红色泥岩的膨胀性、崩解性以及水-岩相互作用等进行了系统的试验研究;吴益平等[6]、张家铭等[7]、岳全庆等[8]对库区内巴东组紫红色泥岩的单轴、三轴及点荷载等力学特性开展了试验研究;申培武等[9]、Shen等[10]对库区内巴东组紫红色泥岩崩解过程中的分形、能量变化等特征进行了研究。
CT(Computed Tomography)作为研究物体内部结构损伤的一种实用工具,已经在岩石力学领域有着广泛的应用,如葛修润等[11]通过CT研究了岩石在三轴压缩条件下的细观损伤和疲劳损伤演化规律;仵彦卿等[12]通过CT研究了岩石在多场耦合作用下的力学特性;Starnoni等[13]通过CT研究了岩石中的孔隙分布规律和渗流特性。
循环加卸载下花岗岩破裂过程及能量演化研究近年来,循环加载卸载实验(也称为循环载荷实验)已成为研究物理力学性能的重要实验手段,尤其在研究岩石破裂机理方面发挥着重要作用,其中影响破裂的机理并不仅仅在于加载模式和应变率,更重要的是岩石的物理性质,如岩石材料扩散性等。
本文以循环加载卸载下的花岗岩破裂为主题,研究了花岗岩在加卸载实验中的破坏机理和能量演化,并尝试通过数据建模分析,为此类岩石破裂过程及能量演化提供参考意见。
1.花岗岩循环加载卸载实验方法花岗岩是一种含有三角石、辉长岩、英式石英等不同结构部分的火成岩,在实验室中常用来研究岩石力学性能。
本文通过循环加载卸载实验研究花岗岩破裂机理及能量演化过程,实验装置为美国麦格耐斯技术公司(MTS)的压力机,其利用螺纹对里花岗岩样品进行可控的循环加载卸载,通过拉伸、压缩、旋转四种方式改变样品形状,以模拟地壳变化效应。
实验控制参数主要包括:载荷峰值、周期数、加载速率、周期变速率等。
实验中采用激光干涉仪配合固应变检测器读取压力机的拉伸和压缩对样品的记录,分析样品的形变以及实验中余能的变化。
2.花岗岩破裂机制的研究根据实验结果,在循环加载卸载的条件下,花岗岩样品的韧性损失越大,破裂压缩率也越大。
此外,花岗岩样品被循环加载卸载时压缩前后均多次发生破裂,而后在变形到较高应变率时开始加速破裂,最终导致破裂跳跃。
分析结果表明,在循环加卸载过程中,样品受到的剪切和压缩作用不断增加,其内部间歇性应力积聚升高,逐渐破坏其结构,最终导致其破裂。
3.花岗岩能量演化研究循环加载卸载实验过程中,花岗岩样品受力形变,从而释放热量,实验结果表明,在循环加载卸载过程中,花岗岩样品释放热量越多,它的形变越大。
此外,当花岗岩样品发生破坏时,由控制台实时记录的余能数据表明,余能变化与破坏程度成正比,随着破坏的加剧,余能数据变化也越明显。
4.结论本文以循环加载卸载下的花岗岩破裂过程及能量演化为研究主题,通过实验研究,分析结果表明,循环加载卸载会导致花岗岩样品的韧性损失,破裂压缩率增大,实验中实时记录的余能数据变化也体现出破坏的加剧。
第51卷第3期2020年3月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.3Mar.2020循环荷载作用下绿泥石千枚岩弹性模量演化规律试验研究周阳1,苏生瑞1,马洪生2(1.长安大学地质工程与测绘学院,陕西西安,710054;2.四川省交通勘察设计研究院有限公司,四川成都,610041)摘要:对取自四川西北部典型的绿泥石千枚岩进行常规单轴压缩试验和循环加卸载试验,分析不同加载速率下的强度特征,研究循环加卸载条件下千枚岩弹性模量的演化规律。
研究结果表明:千枚岩峰值强度表现出明显的速率依赖性,即峰值强度随加载速率的增加而增大;循环加卸载时,峰值强度表现出明显的“弱化”特征;随着循环次数增加,裂纹损伤强度阈值呈现先增大后降低的变化规律,这种变化不受加载速率的影响;千枚岩弹性模量的变化规律与加卸载路径的变化规律一致,呈现出有规律的“波浪形”;单个滞回环内切线弹性模量随应力水平增加呈现出先增大后减小的趋势;在同一应力水平下,切线模量随循环次数增加呈现出增大—平缓—降低的变化规律。
关键词:绿泥石千枚岩;加载速率;循环荷载;弹性模量中图分类号:P642文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号:1672-7207(2020)03-0783-10Experimental research on elastic modulus evolution of chloritephyllite under cyclic loadingZHOU Yang 1,SU Shengrui 1,MA Hongsheng 2(1.College of Geology Engineering and Geomatics,Chang ′an University,Xi ′an 710054,China;2.Sichuan Communication Surveying &Design Institute Co.Ltd.,Chengdu 610041,China)Abstract:Conventional uniaxial compression test and cyclic loading and unloading test of chlorite phyllite from northwest Sichuan were carried out.The strength characteristics of chlorite phyllite at different loading rates were analyzed,and the evolution law of elastic modulus of chlorite phyllite under cyclic loading and unloading conditions was emphatically studied.The results show that the peak strength of chlorite phyllite shows significant rate dependence,and the peak strength increases with the increase of loading rate.The peak strength of cyclic loading and unloading test shows obvious weakening characteristics.With the increase of the number of cycles,the damage strength threshold of crack increases first and then decreases,which is not affected by the loading rate.The variation of elastic modulus of chlorite phyllite is consistent with that of the loading and unloading path,DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.03.024收稿日期:2019−04−03;修回日期:2019−05−15基金项目(Foundation item):国家自然科学基金资助项目(41831286);四川省交通建设科技项目(2015A1-3);中央高校基础研究基金资助项目(CHD300102260708)(Project(41831286)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2015A1-3)supported by the Transportation Construction Science and Technology Program of Sichuan Province;Project (CHD300102260708)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者:苏生瑞,博士,教授,从事地质灾害与岩石力学研究;E-mail:shengruisu@第51卷中南大学学报(自然科学版)showing a regular wave shape.The tangential modulus of a single hysteretic loop increases first and then decreases with the increase of stress level;at the same stress level,the tangential modulus increases−slows down−decreases with the increase of the number of cycles.Key words:chlorite phyllite;loading rate;cyclic loading;elastic modulus岩石是许多工程建设如隧道,采矿和道路等的载体。
Mine Engineering 矿山工程, 2020, 8(2), 84-98 Published Online April 2020 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/me https://doi.org/10.12677/me.2020.82013
文章引用: 胡瑾, 牛一新, 张志镇. 干湿循环下岩石力学特性与能量演化规律的实验研究[J]. 矿山工程, 2020, 8(2): 84-98. DOI: 10.12677/me.2020.82013
Experimental Research on the Mechanical Properties and Energy Evolution of Rock under Dry-Wet Cycle
Jin Hu, Yixin Niu, Zhizhen Zhang* State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu
Received: Feb. 20th, 2020; accepted: Mar. 17th, 2020; published: Mar. 24th, 2020
Abstract Underground water reservoir, hydroelectric power generation, basic engineering, sponge city con-struction, etc. will encounter the dry and wet cycling environment of rock. However, the process of dry wet cycle can degrade the rock. Therefore, it is of great scientific and engineering significance to study the law of energy evolution and its correlation mechanism of rock under the dry wet cycle for the deep understanding of rock deformation and fracture phenomenon under the dry wet cycle and the scientific decision-making of rock engineering construction and protection. In this paper, granite is selected as the research object. After 0 (without dry and wet cycle treatment), 1, 3, 6 and 10 times of dry and wet cycle, the uniaxial compression and energy evolution tests of rock samples after treatment are carried out, and the mechanical properties of granite after wet dry cycle are summa-rized combining with the characteristic parameters of acoustic emission.
Keywords Dry-Wet Cycle, Granite, Energy Evolution, Mechanical Property
干湿循环下岩石力学特性与能量演化规律的实验研究
胡 瑾,牛一新,张志镇* 中国矿业大学力学与土木工程学院,深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州
收稿日期:2020年2月20日;录用日期:2020年3月17日;发布日期:2020年3月24日 *通讯作者。 胡瑾 等 DOI: 10.12677/me.2020.82013 85 矿山工程
摘 要 矿井地下水库、水力发电、基础工程、海绵城市建设等均会遭遇到岩石干湿循环环境,而干湿循环过程对岩石有劣化作用,因此研究干湿循环后岩石的能量演化规律及其关联机制,对于干湿循环下岩石变形破裂现象的深度理解、岩石工程施工与防护的科学决策等具有重要的科学和工程意义。本文选取花岗岩为主要研究对象,对试样分别经过0 (未干湿循环处理)、1、3、6、10次干湿循环处理后,开展处理后岩样的单轴压缩和能量演化试验,并结合声发射特征参数研究了干湿循环后花岗岩的相关力学特性。
关键词 干湿循环,花岗岩,能量演化,力学特性
Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
1. 引言 近年来,不管是自然条件下水环境的改变还是大型水利工程的兴建,随着时间的推移,水对工程岩体影响逐渐显露。广泛地讲,水对于工程岩体具有劣化作用,而这种作用如果任其发展下去,往往会引起十分严重的工程灾害,造成不可预计的环境问题,威胁国民经济的发展,损害人民的生命和财产。 在水对于岩石的劣化影响当中,水的干湿交替作用是其中影响十分大的一种。地下水位的日变化或季节变化,地下工程水的湿度变化,库岸,边坡水位的人为或自然升降都会出现岩石的干湿交替情况。 水岩作用的相关课题的研究最早是由太沙基开启的,他不仅提出了有效应力原理而且在对水环境作用后的云母劈裂试验中,发现云母的裂隙有明显的增长。20世纪50年代,在水文地球化学学科作出突出贡献的前苏联А. М. Овчинников提出了水–岩相互作用(Water-Rock Interaction,简称WRI)这一术语[1] [2]。水的物理、化学、力学作用对岩石的劣化通常并非单一出现,而是相互影响,相互促进的过程。刘新荣,傅晏等人对这三种作用分别进行了深入讨论,他们认为物理作用对岩石的劣化效应分为可逆与不可逆两种,如岩石到风干失水到饱和过程中强度的变化是可逆的,易于崩解性的岩石如页岩泥岩等遇水崩解是不可逆的;化学作用对岩石的劣化效应一般不可逆,化学作用将会改变岩石内部物质组成部分,从性质上改变岩石的力学性能;力学作用主要表现为岩土体中由水产生的静孔隙水压,和超静孔隙水压两方面[3]。王伟,刘桃根等对砂岩进行不同化学溶液作用下的腐蚀试验,获得红砂岩化学腐蚀过程中相对质量变化规律,发现离子成分及pH值均对红砂岩力学特性产生较大影响,各种化学溶液腐蚀后岩石的峰值强度、残余强度、弹性模量均有不同程度的下降[4];傅晏,刘新荣等对干湿循环处理后的微风化砂岩进行了单轴压缩和劈裂试验,发现单轴抗压强度,抗拉强度和弹性模量的下降值与干湿循环次数有很好的对数关系[5];邓华锋,胡安龙等建立了砂岩在干湿循环作用后的分段损伤统计模型[6];王伟,龚传根等人研究了干湿循环处理对大理岩的弱化影响,分析了不同循环次数处理后大理岩的变形破坏特征胡瑾 等 DOI: 10.12677/me.2020.82013 86 矿山工程
[7];曾志雄,孔令伟等针对延吉膨胀岩,开展干湿循环作用下膨胀岩浸水崩解试验,研究了其粒径变化规律,发现前三次干湿循环对膨胀岩的粒组影响较大[8];李亚,余宏明等人选取巴东十字垭隧道的石膏岩为研究对象,室内完成了0,1,3,6,12次干湿循环试验,测得了循环过程中吸水率、孔隙度和单轴压缩的试验数据,分析发现干湿循环作用对石膏岩各个参数的劣化效果是不同的,其排序为:吸水率 > 弹性模量 > 单轴抗压强度 > 孔隙度[9]。梁冰,谭晓引等以阜新海州露天矿泥质岩为研究对象,探讨了干–湿循环和冻–融循环作用对泥质岩崩解特性的影响[10]。 国外对于干湿循环过程中的岩石的劣化机理研究也有很多。C. W. Badge总结了干燥页岩遇水崩解的两大机理:气致崩解和胶体物质消散[11]。气致崩解力学解释为:岩石失水干燥后使其吸湿压力提高,大量裂隙、孔隙中充满空气,当干燥岩石再次浸水后,由于吸湿压力的作用,水很快沿裂隙通道渗入,岩石内空气被挤压,外部渗入量增加导致内部空气压力上升,以致矿物骨架沿最弱面发生破裂而逐渐崩解。A. Prick [12]通过试验比较了冻融循环和干湿循环对页岩风化的影响,指出尽管冻融循环的影响较大,但干湿循环对岩石的风化作用同样不容忽视;O. Ojo和N. Brook [13]总结了前人关于含水对岩石强度影响的研究成果,认为湿度越大,岩石抗压和抗拉强度越小。L. Obert等(砂岩) [14]、宣以琼等(煤系砂、泥岩) [15]的研究均表明部分岩石在驱除水分后恢复原来的强度,因此,这是一个可逆过程,不可逆的现象只有在化学过程(特别是溶解)的影响下才会发生。 近年来,许多研究者对干湿循环条件对岩石材料动态力学性质的影响进行了研究。对干湿循环后岩石的劣化程度在物理性质方面进行了评估,包括容重、重量损失、吸水率(含水量)有效孔隙度,纵波波速[16]。这些研究结果表明,随着干湿循环次数的增加,岩石的体积密度和纵波波速降低,其吸水率和有效孔隙度增大。Gökceoğlu等人也研究了17种含有黏土的岩石在干湿循环作用下其耐久性指标(SDI)的影响因素,重点强调了干湿循环次数对SDI的影响作用[17]。 本文选取常见的花岗岩为主要研究对象,对试样分别经过0 (未干湿循环处理)、1、3、6、10次干湿循环处理后,开展处理后岩样的单轴压缩和能量演化试验,并结合声发射特征参数总结出了干湿循环后花岗岩的相关力学特性。
2. 干湿循环试验 2.1. 岩样制备 所有岩样均从一整块均匀的高大花岗岩中提取。按照国际岩石力学学会建议规范,将岩样制作成直径为50 mm,高为100 mm的标准岩样,并且将端面打磨,使其粗糙度小于0.02 mm,端面垂直度小于0.001弧度。给岩样编号如图1,并测量出岩样的初始尺寸如表1。