巖石凍融破壞機(jī)理分析和凍融力學(xué)試驗(yàn)研究

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1、萬方數(shù)據(jù)第24卷第17期巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)V01．24No．172005年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept．，2005巖石凍融破壞機(jī)理分析及凍融力學(xué)試驗(yàn)研究徐光苗，劉泉聲(中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北武漢430071)摘要t巖石的凍融破壞是寒區(qū)巖石工程中常遇到的主要病害之一。深入系統(tǒng)地分析了巖石受凍融循環(huán)影響的凍融破壞過程、影響因素，研究了其凍融破壞機(jī)理；通過試驗(yàn)研究了2種巖石的凍融破壞過程，發(fā)現(xiàn)了巖石的2種基本凍融破壞模式：片落模式和裂紋模式；并通過在

2、室溫下(20℃)對(duì)2種飽和巖石經(jīng)歷不同凍融循環(huán)次數(shù)后的單軸壓縮試驗(yàn)，得到巖石的單軸壓縮強(qiáng)度、彈性模量分別與凍融循環(huán)次數(shù)的擬合關(guān)系表達(dá)式，為今后巖石凍融損傷及凍融斷裂研究提供了可靠的試驗(yàn)依據(jù)。關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；凍巖力學(xué)；凍融循環(huán)；單軸壓縮；凍融損傷中圈分類號(hào)lTU452文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6915(2005)17—3076—07ANALYSIS0FMECHANISMoFRoCKEAILUREDUEToFREEZE．THAWCYCLINGANDMECHANICALTESTINGSTUDYoNFROZEN．THAWE

3、DRoCKSXUGuang—miao，LIUQuan—sheng(InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China)Abstract：Therockfailureduetofreeze—thawweatheringisamainengineeringproblemwhichoftenOCCURSintherockengineeringincoldregions．Theprocessoftherockfailureduetofr

4、eezingandthawingandtheeffectfactorsaresystematicallyanalyzed，alsothemechanismofrockfailureduetOfreezingandthawingisstudied．Theprocessoffreezingandthawingfailureoftwotypesofrocksisstudiedbyexperiments；andtwobasicmodesofrockdeteriorationarefound；i．e．，thescalingmodean

5、dfracturingmode．Inadditiontoprovidingreliableexperimentalfoundationforstudyingthedamageandfractureduetofreezingandthawing，theuniaxialcompressiontestsoftwotypesofrockssubjectedtodifferentcyclesoffreezingandthawingwereconductedinroomtemperature(about20℃)；andthefittin

6、grelationsoftheuniaxialcompressivestrengthandelasticmodulusrespectivelywiththecyclesoffreezingandthawingareformulated．Keywords：rockmechanics；mechanicsoffrozenrock；cycleoffreezingandthawing；uniaxialcompression；damageduetofreeiingandthawing1引言我國寒區(qū)面積約占全國國土面積的75％，是世界上寒

7、區(qū)面積分布最多的國家之一【11。隨著寒區(qū)巖土工程活動(dòng)的增多，已經(jīng)或?qū)?huì)越來越多地遇到寒區(qū)巖石力學(xué)問題，被稱之為凍巖力學(xué)。所謂凍巖力學(xué)，就是要研究含裂隙及節(jié)理等原生缺陷的巖石，在凍結(jié)、融化及凍融循環(huán)條件下，其物理力學(xué)性質(zhì)宏觀基本變化規(guī)律、內(nèi)部水成冰引起的相變與水熱收麓日期l2004—12—16；修回日期l2005—03—21基金項(xiàng)目l國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973)項(xiàng)目(2002CBl2704)作者筲介t徐光苗(1978一)，男，2001年畢業(yè)于長安大學(xué)地質(zhì)工程與測繪學(xué)院建筑工程專業(yè)，現(xiàn)為博士研究生，主要從事低溫下巖體THM

8、耦合及低溫巖石損傷方面的研究工作。E—mail：xuguangmiao@163．corn。萬方數(shù)據(jù)第24卷第17期徐光苗等．巖石凍融破壞機(jī)理分析及凍融力學(xué)試驗(yàn)研究·3077·遷移特征，以及不同溫度歷史和不同含水(冰)狀態(tài)引起的巖石宏細(xì)觀損傷演化規(guī)律，為寒區(qū)巖石工程的設(shè)計(jì)和施工提供理論指導(dǎo)。