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1、密级公开分类号ＴＵ５０ｍＸＩＡＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：冻融循环作用下片麻岩损伤机理试验研究作者：袁亲洋Ｗ？指导教师：邓祥辉副教授申请学位学科：岩土工程２０１８年５月１１日密级公开分类号TU50XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:冻融循环作用下片麻岩损伤机理试验研究作者：体4号袁岽洋指导教师：邓祥辉副教授申请学位学科：岩土工程2018年5月11日冻融循环作用下片麻岩损伤机理试验研究学岩土工程究生签宇:呀彬u扛珲指导教师签宇:昨
2、砀彳摘要我国寒区分布十分广泛,在寒区内存在大量的冻土,冻土包括冻结的土和岩石。寒区工程建设面临着复杂的冻害问题,如冻融引起的边坡失稳、路基不均匀沉降,隧道围岩失稳等,对寒区岩石的冻融损伤研究日益迫切。以片麻岩为试验材料,在砭0℃的低温下冻结4小时,接着在⒛℃的水中融解4小时,为完成一次冻融循环,本次试验共计进行180次。在每完成20次冻融循环后测试片麻岩的质量、纵波波速、极限抗压强度、弹性模量、泊松比、岩石孔隙率、不同孔径孔隙占比。研究了冻融循环后片麻岩的物理力学损伤变化特性,并且应用损伤力学的知识进行了岩石冻融受荷损伤本构关系的推导,主要得到了以下结论:(l)在整个冻
3、融循环期间,片麻岩的质量、纵波波速随着循环次数的增加而逐渐减小。质量损失率约为ˉO,12%,损失速率呈现出先增大,再减小,最后又逐渐增大的趋势。岩石纵波波速衰减幅度为-3,⒛%,波速衰减速率呈现出先增大,再减小,最后趋于稳定的规律。可见随着冻融循环次数的增加,片麻岩的密实度与完整性不断的下降。(2)片麻岩强度试验表明,随着冻融循环次数的增加极限抗压强度、弹性模量、冻融系数逐渐减小,洎松比、纵横向峰值应变逐渐增大。经过180次冻融循环作用以后,强度损失率为-23。OS%。弹性模量损失量接近50%,从冻融系数上来看,片麻岩呈中风化状态。泊松比、纵横向峰值应变的增长率分别为1
4、41.臼%、101.26%、388.辊%。从单轴压缩应力ˉ应变曲线来看,随着冻融循环次数的增加压密阶段逐渐的变长。(3)核磁共振(NucbarMagncticRcsonance)试验结果显示孔隙率随着冻融循环次数的增加而逐渐增加,由初始的0,287%上升为1,们2%,增加了388.5%。按照孔隙孔径的大小以及占比情况定义片麻岩内部的孔隙为:小孔径孔隙(直径0,01~0.lum)、中孔径孔隙（直径0.1~100μm）、大孔径孔隙（直径100~400μm）。在整个冻融循环过程中，小孔径与大孔径孔隙所占的比例逐渐的上升，中孔径孔隙所占比例逐渐下降。（4）以孔隙扩展因子Kn来表
5、示的岩石冻融损伤变量Dn，基于推广后的应变等价原理，推导了岩石的冻融受荷损伤本构关系表达式。实例演算求得经过180次冻融循环后片麻岩的冻融损伤变量Dn为0.958。关键词：岩石损伤；冻融循环；冻融试验；核磁共振测试；损伤力学Experi1mentalStudyontheDamageMechanisⅡ1ofGneissUndertheEffectofFreezingandThawingCycleDiscipⅡne:Geote。hnicalEngineeringst”dentsignρture:n叼Yu。劂supervisorsignature:Ⅺ卿俨AbstraCtThe
6、coldregionsare、videlydistributedinChina,thereisalotoffrozcnsoⅡinthccoldarea,whichincludingfrozcnsoⅡandfrozenrooks,Coldrogionsconstruotionisfacingoomphcatedproblcmsoffrec犭ngdalnage,幻rexampleh虬aulityofslopc,dffercnthlsc⒒lcmc11tofsubgradc,surroundingrOckinstabⅡityoftunnelcausedbyfreezing-th
7、a、vingcycⅡceffectandsoon,Thestudy′offreezing-tha、ving。ycucdamageofrookinooldregionisbcoo∏lingmorcandmoreurgent.GneisswaschosenastheeXperhncntalrnaterialforfrceze-tha、vcycles,、vhioh、vasfrOzcnat90°Cfor4h,thenthawedinwatcrat20°Cfor4h,andafrcczingˉthawingcyclewascOmpletcd,Ato
