冻融岩石蠕变特性及孔隙结构演化特征研究

• 作者: 宋勇军 孟凡栋 毕冉 张琨 张君 西安科技大学建筑与土木工程学院
• 来源期刊: 水文地质工程地质
• 学科: 地球科学
• 关键词: 蠕变试验 冻融循环 核磁共振 孔隙度 分形维数 蠕变模型
• 年，卷（期）: 2024,（6）
• 所属期刊栏目: 工程地质与地质灾害
• 页码范围: 71-81
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202211026

摘要

寒区露天岩体面临着循环冻融和长期荷载共同作用引起的时效性损伤的考验。为探究寒区环境对岩体稳定性的影响，以陕北某工程的红砂岩为研究对象，从冻融岩石的宏观蠕变特性及细观结构的演化特征着手，通过冻融岩石的加卸载蠕变试验，并配合核磁共振检测，对冻融红砂岩蠕变过程中的宏观力学指标及细观参数的演化进行定量分析。结果表明：应力水平在0.3σucs～0.5σucs时，孔径分布在一个较小范围内波动，当应力水平增高至0.5σucs～0.6σucs时，小孔(横向弛豫时间T2<10 ms)占比下降，大孔(T2>10 ms)占比上升；冻融加剧了蠕变阶段孔隙度的增长，高应力水平下冻融对孔隙度增长的影响更为显著。引入分形理论表征孔隙结构的复杂程度，发现大孔有明显分形特征，而小孔分形特征不明显，总孔分维DT与孔隙度呈正相关；孔隙结构的复杂程度仅在孔隙度较大时才明显影响岩石的蠕变力学特性。建立了有关冻融作用影响及蠕变损伤的冻融-损伤蠕变模型，模型曲线可以很好地反映冻融岩石的蠕变破坏特征，且与试验曲线吻合良好。本研究可为冻融环境下的岩体工程建设提供理论依据。