干濕循環(huán)作用下節(jié)理砂巖力學特性研究及工程應用.pdf

1、三峽水利樞紐運行后，庫區(qū)水位每年在145m至175m之間升降變化，低水位運行時有間斷性降雨，庫岸裸露的庫岸邊坡將經(jīng)受“干濕交替”的劣化作用，而天然巖體中往往分布著各向結構面，在干濕作用下劣化會更加劇烈，是庫岸邊坡的安全穩(wěn)定影響因素之一。因此，本文以三峽庫區(qū)庫岸邊坡新鮮砂巖為研究對象，預制0°、30°、45°、60°、90°五種非貫通節(jié)理砂巖，對預制的節(jié)理砂巖進行干濕循環(huán)試驗、單軸壓縮試驗、三軸加卸荷試驗和直剪試驗，探討節(jié)理砂巖在不同應力

2、狀態(tài)下力學指標劣化規(guī)律及破壞特征，并將研究成果應用于工程實踐中，主要研究內(nèi)容如下:
　　1)干濕循環(huán)試驗結果表明，節(jié)理砂巖的質(zhì)量和縱波波速隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而減小，且質(zhì)量和波速劣化量 n?m、 n?ν因結構面傾角而異，連通率越大劣化量越大；“浸泡-烘干”過程中砂巖端部邊緣巖石顆粒逐漸剝落，節(jié)理填充物逐漸溶解。
　　2)單軸壓縮試驗結果表明，干濕循環(huán)作用對砂巖的變形、力學指標和破壞形態(tài)影響顯著，隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加，完整試件

3、和節(jié)理試件延性增強,抗壓強度和彈性模量均逐漸減小，且可以用y?a?b ln(1?n c)來表示；干濕循環(huán)前期，抗壓強度、彈性模量劣化幅度較大，后期逐漸減弱，且劣化量因節(jié)理傾角各異；各循環(huán)周期節(jié)理試件單軸壓縮破壞模式以張拉劈裂為主。
　　3)三軸壓縮試驗結果表明，三軸壓縮得到應力-應變曲線、變形參數(shù)、強度參數(shù)、破壞形態(tài)與單軸壓縮試驗結果有差異，且力學指標隨干濕循環(huán)次數(shù)增加逐漸減??；三軸壓縮得到的變形參數(shù)和強度參數(shù)因結構面傾角不同而表

4、現(xiàn)各向異性特征，并隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加各向異性特征變?nèi)?；三軸壓縮破壞模式以剪切破壞為主，且0°、30°、45°的節(jié)理試件的主破壞面以單一剪切面和“X”、“Y”型共軛剪切面為主，60°、90°節(jié)理試件和完整試件主破壞面為單一剪切面。
　　4)三軸卸荷試驗結果表明，卸荷加載階段應力-應變曲線特征、變形特征、強度特征的變化規(guī)律與對應三軸加載階段變化規(guī)律基本一致。相同卸荷當量下各節(jié)理試件卸荷階段變形模量隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而減小，且節(jié)理試

5、件卸荷階段變形模量的降幅隨卸荷當量的增加而增大，且卸荷當量在0～80％之間，變形模量減小趨緩，卸荷當量在80%～100%之間，變形模量加速減??；卸荷破壞模式與三軸加載破壞不同，且卸荷破壞以拉剪破壞為主，且主破壞面以單一剪切面和“X”、“Y”型共軛剪切面為主，破碎程度比同圍壓三軸加載高。
　　5)直剪試驗結果表明，粘聚力和內(nèi)摩擦角隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸減小，且可以用對數(shù)函數(shù)來擬合；粘聚力和內(nèi)摩擦角的總劣化度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加