长时浸泡红砂岩加/卸荷条件下的剪切特性及细观损伤机理

• 作者: 孙钱程 徐晓 丰光亮 周炳昊 赵凯冰
• 来源期刊: 水文地质工程地质
• 关键词: 砂岩 剪切特性 切向加载 法向卸荷 细观机理 库岸边坡 三峡库区
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 所属期刊栏目: 工程地质与地质灾害
• 页码范围: 79-91
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202303055

摘要

三峡库区防洪限制水位（145 m）以下岸坡岩体在库水升降过程中经历了长期浸泡作用，并且水位变化导致岩体受到切向加载剪切和法向卸荷剪切2种工况作用，而岩石剪切特性的差异直接影响岸坡在不同水库运营阶段的稳定性。文章以典型长石石英砂岩为研究对象，开展了不同浸泡天数下砂岩试样的切向加载、法向卸载剪切试验，得到了2种受力条件下砂岩剪切特性的变化规律，并结合溶液测试、SEM测试、核磁共振试验揭示了不同工况下岩石剪切特性产生差异的细观机理。研究结果表明：（1）与初始试样相比，经过80 d的浸泡后，该类试样的黏聚力损失要大于内摩擦角的损失，切向加载剪切所得黏聚力降低了40.5%，内摩擦角最终仅降低了2%，而法向卸荷剪切所得黏聚力降低了31%，内摩擦角最终降低了8%;(2)试样经历长期浸泡导致胶结物矿物被溶解、溶蚀，次生孔隙逐步发育并贯通，孔隙度增大，经过60 d浸泡后，试样的含水率、孔隙度、孔隙结构基本达到稳定状态，克服剪切作用的颗粒骨架几乎不再受浸泡水的影响，这是长期饱水试样剪切性质逐渐弱化并趋于平稳的原因；（3）法向卸荷剪切条件下，剪切主裂纹面与理论剪切面之间偏差增大，破裂面更倾向于形成“S型”和“M型”，实际剪切面的增大变相提高了岩石的抗剪强度，而对岩石抗剪强度贡献最大的是骨架颗粒，故岩石内摩擦角更大，而提供黏聚力的充填胶结物质在张剪破坏中的贡献小，所以法向卸荷中岩石的黏聚力更低。研究成果可为库区涉水边坡在水位升降中的稳定性评价以及考虑实际工况进行参数取值的试验方法选择提供参考。