冻融循环和围压对岩石物理力学性质影响的试验研究

张慧梅¹，夏浩峻¹，杨更社²，张蒙军³，彭川⁴，叶万军²，申艳军²

1. 西安科技大学力学系2. 西安科技大学建筑与土木工程学院3. 陕西建工集团有限公司4. 葛洲坝集团第五工程有限公司

摘 要：对饱和红砂岩进行开放系统下的冻融循环试验,记录红砂岩的冻融劣化过程及破坏特征;当试样经历0,5,10,20,40次冻融循环后,分别进行4种设定围压下的力学特性试验,分析了冻融循环和围压对岩石物理力学性质的影响规律。研究表明:红砂岩的冻融劣化模式主要为颗粒剥落、龟裂、脱落及断裂模式。随着冻融循环的进行,岩样的质量和密度呈现先增后减的趋势,而纵波波速持续减小;随着冻融循环次数和围压的增加,岩石的压缩性不断增强,峰值应变逐渐增大,塑性屈服段渐趋明显,残余强度降低速率减慢,破坏形式由脆性转化为延性;而弹性模量、抗压强度及残余强度随着围压的增大不断增大,随着冻融循环次数的增大明显减小。岩石的细观结构经历损伤的非线性演化,显现出宏观力学特性的变化。

关键词：冻融循环;围压;物理力学特性;试验;损伤;