冻融循环条件下砂岩物理力学劣化特性的实验研究
2021-09-13王创业李仕璋刘沂琳
科学技术与工程 2021年23期
王创业,李仕璋,刘沂琳
(内蒙古科技大学矿业研究院,包头 014010)
内蒙古自治区中西部矿产资源丰富,区内分布有大量的露天矿。受当地气候影响,露天矿边坡岩体易风化,由此造成边坡浅部灾害,影响矿山安全生产。这其中,冻融作用通常被认为是岩石风化劣化的主要影响因素之一[1]。因而研究岩石的冻融损伤机制对于内蒙古中西部露天矿边坡浅部灾害的预防具有重要意义。
岩石冻融试验是研究岩石冻融损伤机制的重要手段之一,经历冻融循环试验后,岩石的宏观表象和性能变化特征发生较大变化。李杰林等[2]对风化花岗岩的冻融循环实验表明,随着冻融循环次数增加,岩石物理力学性质劣化,其风化程度加强。张慧梅等[3-4]与Momeni等[5]对饱水红砂岩和花岗岩的冻融循环实验表明,岩石的质量、密度、纵波波速、压缩性、峰值应变、残余强度均随冻融循环次数的增加出现明显变化,且破坏形式由脆性转化为延性。Tan等[6]对花岗岩的冻融循环实验同样表明,岩石的强度、变形特性、弹性模量及黏聚力均发生显著变化。岩石经历冻融循环后,其细观结构发生变化,进而显现出宏观力学特性的变化,这一点已得到广泛证实[7-9]。Zhou等[10]开展了冻融循环后砂岩的核磁共振(nudear magnetic resonance, NMR)和冲击加载试验,孔隙尺度与孔隙度随冻融循环次数动态变化,且孔隙度与峰值强度呈多项式关系。李杰林等[11]对每轮冻融循环后的岩样进行NMR测量,表明NMR结果能够地显示岩石的冻融损伤过程。……
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