含水率对泥质粉砂岩物理力学性质影响的规律与机制

• 作者: 杨更社 王婷 申艳军 谭龙 贾海梁 项伟
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 泥质粉砂岩 饱和度 强度软化 宏观变化特征 微(细)观机制
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 页码范围: 1618-1628
• 页数: 11页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2017.1037

摘要

含泥质类软岩遇水后强度会发生显著弱化,严重影响各类工程的安全.对泥质粉砂岩进行室内吸水、脱水全过程试验,并测定其在脱水过程中不同饱和度下的物理(尺寸、纵波波速)、力学性质(单轴压缩、抗拉强度).试验结果表明:(1)脱水过程中岩样收缩具有明显的阶段性,饱和度由55％降至40％的过程中其尺寸的减小速率最快;(2)脱水过程中岩样纵波波速呈现先降低后升高的趋势,在饱和度65％左右达到极小值;(3)随着饱和度的增加,岩样强度和弹性模量均呈降低趋势,且超过60％的强度损失(抗压强度损失68.2％、抗拉强度损失62.6％)发生在低饱和度的状态下(40％以下);(4)抗拉强度相较于抗压强度对水的软化效应更为敏感.综合分析上述结果,对岩石吸水和脱水的微(细)观过程进行描述.继而提出孔隙水对泥质粉砂岩的微(细)观软化机制,并将其分为两类:荷载依赖性机制——主要包括孔隙水压力变化、孔隙水的流动、结合水膜的润滑、Rhebinder效应等软化机制;非荷载依赖性机制——主要包括以黏土矿物水化为基础的软化机制,以及以可溶性矿物的溶蚀为基础的软化机制.最后,对不同含水状态下岩石软化的主导机制进行探讨.