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压力水-岩耦合作用下砂岩断口微观破坏机理

2020-08-13刘德峰

武汉工程大学学报 2020年4期
关键词:裂纹

刘德峰,颜 肃

1.武汉工程大学资源与安全工程学院,湖北 武汉430074;

2.湖北省化学工业设计研究院,湖北 武汉430070

据统计,90%以上的边坡事故、60%的矿井事故及30%~40%的水利水电工程均与水有关[1]。这是由于在水利水电、隧道及采矿等岩土工程建设过程中,短期或长期与水接触,岩体工程材料的力学特性产生损伤劣化现象,尤其在压力水作用下,更容易诱发工程破坏问题[2-4]。因此,研究水对岩石材料的损伤劣化机理,对于评估与预防相关岩土工程灾害具有重要的理论指导意义。

关于水对岩石的损伤劣化机理,主要从微观角度,借助先进的仪器设备研究不同实验条件下岩石的微观结构变化特征,许多学者取得了一些有意义的研究成果。Bieniawski[5]从微观角度论述了岩石破裂机制,开启了岩石微观研究。Sprunt等[6]引进扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)技术,研究岩石破裂机理。随后该技术被用于分析水-岩耦合作用损伤劣化机理,张安斌等[7]采用SEM设备分析了水对泥质粉砂岩微观结构的影响,研究发现岩样吸水引起颗粒晶体结构排列紊乱和胶结物溶解,从而影响泥质粉砂岩的物理力学性质。邓华峰等[8]分析了水-岩耦合次数对层状砂岩微观结构的影响,指出水-岩物理和化学作用加速了颗粒间胶结物的溶解,增加了裂隙扩展率。朱珍德等[9]通过SEM对锦屏二级水电站引水隧洞大理岩破坏后的断裂断口进行观察,分析断口微观形貌特征。刘长武等[10]通过SEM、X射线衍射仪、9310型微孔结构分析仪等先进设备,从微观角度分析泥岩遇水后物理力学性质的变化规律;……

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