冻融条件下岩石损伤劣化机制和力学特性研究

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1、第27卷第8期岩石力学与工程学报Vol.27No.82008年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.，2008冻融条件下岩石损伤劣化机制和力学特性研究张继周，缪林昌，杨振峰(东南大学岩土工程研究所，江苏南京210096)摘要：通过循环冻融试验方法，研究岩石在冻融条件下的损伤劣化机制和相应的力学特性。研究对3种岩石(粉砂质泥岩、辉绿岩和白云质灰岩)在2种水化环境下(蒸馏水饱和，饱和并经1%硝酸溶液浸泡侵蚀)分别进行循环冻融试验研究(每循环冻融各4h，

2、共8h)，并在不同循环次数下对试样进行饱和单轴压缩强度测试和质量变化测定。研究发现：岩石冻融损伤劣化模式受多种因素影响，不仅与岩石自身特性、冻融温度及循环次数有关，还与所处环境有关；在酸性条件下，岩石冻融强度损伤较纯水化条件下要剧烈得多。因此，纯水化环境下的冻融试验结果常常会给出较为危险的工程安全性评估。研究成果对寒区工程建设及工程安全运营具有重要的参考价值。关键词：岩石力学；冻融试验；劣化模式；失重率；抗压强度；冻岩力学中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)08–168

3、8–07RESEARCHONROCKDEGRADATIONANDDETERIORATIONMECHANISMSANDMECHANICALCHARACTERISTICSUNDERCYCLICFREEZING-THAWINGZHANGJizhou，MIAOLinchang，YANGZhenfeng(InstituteofGeotechnicalEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing，Jiangsu210096，China)Abstract：Therock-degradat

4、ionanddeteriorationmechanismandmechanicalcharacteristicshavebeenstudiedthroughfreezing-thawingtestmethod.Threetypesofrocks(siltymudstone，diabaseanddolomiticlimestone)andtwowaterenvironments(saturationbydistilledwateranderosionin1%nitrateaftersaturationbydi

5、stilledwater)havebeenconsideredinthefreezing-thawingtest，whichincludesfour-hourfreezeandfour-hourthawineachcycle，eighthoursintotal.Uniaxialcompressivestrengthtestandqualityanalysisduetodifferentcycleshavebeenperformedatthesametime.Itisshownthatthefreezing-

6、thawingdegradationanddeteriorationmodelsoftherocksareaffectedbymanyfactors：notonlytheself-characteristicsofrock，freezing-thawingtemperatureandnumberofcycle，butalsoexternalenvironments.Thetestresultsshowthatthestrengthdegradationduetocyclicfreezing-thawingi

7、sgreaterinacidicenvironmentthanthatindistilledwaterenvironment；andtheresultsoffreezing-thawingtestsindistilledwaterenvironmentoftengiveanunderestimationintheactualprojects.Theresearchconclusionscanprovidevaluablereferencestotheconstructionandthesafetyopera

8、tionofsimilarprojectsincoldregions.Keywords：rockmechanics；freezing-thawingtest；deteriorationmode；rateofweightloss；compressivestrength；mechanicsoffrozenrock收稿日期：2008–02–25；修回日期：2008–04–11基金项目：国家自然科学基金资助项目(5047