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红层软岩浸水裂纹扩展试验与破裂机制分析*

2012-05-10周翠英

关键词:裂纹

张 磊,刘 镇,周翠英

(中山大学工学院∥岩土工程与信息技术研究中心,广东 广州 510275)

红层软岩在华南地区分布广泛,仅在广东省境内其分布面积就近3万km2,占陆地面积的16%。其遇水软化破坏特性是造成该地区重大工程建设中边坡、基坑、隧道等产生变形破裂或安全隐患的重要原因之一。同时,软岩遇水软化破坏研究也是当前岩石力学和工程地质领域的前沿课题之一。国内外学者已经针对软岩遇水破坏问题展开了较为深入的试验和理论研究。在试验研究方面,主要通过开展软岩在浸水条件或渗透压力条件下的力学加载试验,研究浸水条件和力学加载条件对软岩破裂过程的影响,分析其破裂的物质基础。在理论研究方面,主要从物质组成、微观结构、水岩相互作用等方面进行软岩破裂机制解释[1-10]:①当软岩浸水时,其中的黏土矿物吸水发生膨胀,产生膨胀力,对周围矿物颗粒挤压导致裂纹产生和发展,直至软岩发生破裂;②水岩作用造成矿物颗粒间胶结物的削弱,使岩体强度降低,当软岩内应力增大时更易发生破裂。从以上研究,可以看出:现有研究多侧重于加载和水环境条件对软岩破坏过程的影响,针对软岩破坏中裂纹扩展规律的研究尚不多见,但裂纹的产生与扩展是软岩浸水破坏过程的外在表征,与软岩强度衰减过程具有正相关性[6],其规律和机制是软岩浸水破坏过程研究的重要方面[11-19]。

因此,本文选取华南地区较为典型的红层——粉砂质泥岩,针对含一条初始裂纹软岩和不含初始裂纹软岩两类岩石,开展了红层软岩浸水裂纹扩展试验,对软岩已有裂纹扩展和新裂纹产生扩展过程进行了全过程观测,获得软岩浸水条件下裂纹扩展规律。……

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