冻融循环对不同孔隙率页岩相似材料影响的试验研究.pdf

第４０卷第１期 冰　川　冻　土 Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１ ２０１８年２月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＬＡＣＩＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＣＲＹＯＬＯＧＹ Ｆｅｂ．，２０１８ ＤＯＩ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００２４０．２０１７．０３２１ ＷＡＮＧＹｏｎｇｙａｎ，ＬＩＵＸｕｅｑｉｎｇ，ＳＵＣｈｕａｎｑｉ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｒｅｅｚｅｔｈａｗｃｙｃｌｅｓｏｎｓｉｍｉｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉ ｔｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｌａｃｉｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｃｒｙｏｌｏｇｙ，２０１８，４０（１）：１０２－１０９．［王永岩，柳雪庆，苏传奇，等．冻融循环对不同孔隙率页岩相似材料 影响的试验研究［Ｊ］．冰川冻土，２０１８，４０（１）：１０２－１０９．］ 冻融循环对不同孔隙率页岩相似材料影响的试验研究 王永岩，　柳雪庆，　苏传奇，　张余标，　魏 剑 （青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛２６６０６１） 摘 要：基于地质力学模型试验的相似理论，针对寒区岩体工程，分别制作了５种不同孔隙率的页岩 相似材料，进行冻融循环试验，探究不同孔隙率的页岩相似材料在冻融前后，其主要物理力学参数的 变化规律。试验研究表明：在冻融循环后，页岩相似材料的单轴抗压强度、三轴抗压强度、弹性模量、 粘聚力、内摩擦角有不同程度的减小，孔隙率、泊松比有不同程度的增大。页岩相似材料的物理力学 参数受冻融循环的影响随孔隙率的增大先增大后减小，孔隙率处于９．４％～１３．６％时，受冻融循环影 响最大；孔隙率处于５．８％～９．４％时，受冻融循环的影响随孔隙率的增大有增大的趋势；孔隙率处于 １３．９％～１９．１％时，受冻融循环的影响随孔隙率的增大有减小的趋势。研究结果可以为西部寒区的岩 土工程建设和减灾提供相关的科学依据。 关键词：冻融循环；孔隙率；相似材料 中图分类号：ＴＵ４５８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００００２４０（２０１８）０１０１０２０８ 似模型的变化规律，进而为工程原型提供一定的参 ０　引言 ［４－７］ 考依据 。 冻融循环是寒区常见的自然现象，对寒区工程 关于岩石冻融循环的影响国内外学者已经做了 有着不可忽视的危害，自西部大开发开始，到现今 大量研究，张慧梅等［８］对页岩和红砂岩进行冻融试 我国“一带一路”战略的实施，大量的寒区岩土工程 验，得到了在水分和冻融循环作用下，岩石的抗拉 ［９］ 被提上日程，有关冻融循环的岩石力学问题也成为 强度和弹性模量显著降低的规律。阎锡东等 根 工程中的一个热门话题。 据断裂力学、弹塑性力学，探讨了冻胀力作用下的 岩石作为一种多孔介质，孔隙中不可避免的会 单裂隙扩展特性，推导了裂纹长度与冻胀力之间的 有水分的存在，寒区季节交替，温差大，低温时， 关系，并用ＭｏｒｉＴａｎａｋａ法探讨了岩体宏观损伤量 岩石孔隙中水分结冰膨胀，产生的冻胀力破坏孔隙 与冻融次数以及冻胀力之间的关系，得到了冻融循 结构，扩展了岩石内部孔隙，回温时，随着孔隙内 环下岩体弹性模量随冻融次数的增加呈现非线性减 冰的缓慢融化以及外界水分的补充，水分向扩展的 小，冻胀力越大，其弹性模量的衰减越快，其渗透 ［１０］ 新孔