水岩作用下蚀变岩力学性质损伤规律.pdf

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1、第33卷第8期长江科学院院报Vo1．33No．82016年8月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteAug．2016doi：10．11988／ckyyb．20150590水岩作用下蚀变岩力学性质损伤规律牛传星h·，秦哲k’¨，冯佰研h-，付厚利(1．山东科技大学a．土木工程与建筑学院；b．山东省土木工程防灾减灾重点实验室；C．矿山灾害预防控制重点实验室；d．矿业与安全工程学院，山东青岛266590；2．临沂大学建筑学院，山东临沂276000)摘要：为了研究水位升降对蚀变带边坡岩石力学性质的影响，选取仓

2、上露天金矿坑边坡蚀变岩样，进行了不同饱水一失水循环次数的单轴压缩试验。建立了函数关系描述蚀变岩力学性质在水岩作用下的变化规律，引入损伤率的概念分析了循环次数对蚀变岩力学性质的影响，并利用电镜扫描技术从微观角度分析了水岩作用对蚀变岩的损伤机理。结果表明：水岩作用对蚀变岩的力学性质有明显的弱化现象，且水岩作用越强，弱化现象越明显；不同循环次数下，蚀变岩弹性模量随循环次数增加衰减迅速，峰值强度呈持续衰减状态；随蚀变、碎裂发展，水岩作用对岩石的力学性质损伤增加，循环l5次后，弹性模量损伤率最大接近60％，峰值强度接近45％。关键词：蚀变岩；水岩作用；单轴压缩试验；电

3、镜扫描；损伤规律中图分类号：TU458文献标志码：A文章编号：1001—5485(2016)08—0o75—05研项目，选取仓上露天坑尾矿库边坡3蚀变带处黄铁绢英化花岗质碎裂岩(S~／JH)和黄铁绢英岩化花岗岩1研究背景(WH)岩样，进行不同饱水一失水循环次数的岩石单地质应力作用下，地壳里面的深部热液沿一定路轴压缩试验，模拟了该矿闭坑后坑内水位升降对蚀变径涌人与其矿物成分、结构构造以及物理化学条件差岩体边坡稳定性的影响。通过对试验数据分析处理，别很大的岩石体后与其发生一系列作用产生新的岩得到了水岩作用下蚀变岩力学性质的损伤规律，探究类，即称为蚀变岩J。蚀变岩

4、属于软岩，其力学特性了饱水一失水循环作用对蚀变岩的力学损伤原因。好坏将直接影响到工程的稳定性。王旭东等对蚀变岩的相关特f生进行研究，通过三轴压缩试验分析2试验设计了蚀变岩力学f生质，并结合工程实例分析说明了其危2．1岩样制作及试验准备害性。水是诱发工程事故的又一重要影响因素J，在现场采取钻孔取芯的方法对蚀变岩S~／JH和水的作用下，岩体力学性质发生改变，水对岩体稳定-yJH进行岩样采集，2种岩石工程地质特征如表1所性的影响主要表现为2点：一是水影响岩石的强度，示。试样取回后加工成标准式样，高100mm，直径从细观上分析水造成岩石的损伤；二是水改变岩体中50m

5、m，两端面平整度小于0．05mm，垂直度小于的有效应力状态，这种水对岩石的影响作用称为水对0．25。。对制备好的岩样进行肉眼观察，剔除表面有岩石的损伤效应，即水岩作用。刘新荣等卜M通过试缺陷的试件，选择均匀性好、纹理一致的试样，使用验对经过饱水一失水循环的岩石力学性质进行研究，声波仪测定试样的波速，根据测试结果，选取具有代得出了水岩作用下岩石的力学性质损伤规律。柴肇表性的试样进行试验。云等¨在探索岩石损伤规律的基础上进～步进行表1岩石工程地质特征了岩石的损伤机理分析。综上所述，水岩作用下的岩Table1Engineeringgeologicalcharact

6、eristicsofrocks体尤其是受蚀变作用影响的岩体力学性质发生弱化现象，严重威胁工程的稳定性。本文依托《三山岛仓上露天金坑尾矿库边坡安全状态监测、分析及预警技术开发与应用研究》重大科收稿日期：2015-07—14；修回日期：2015—08-27作者简介：牛传星(1990一)，男，山东聊城人，硕士研究生，主要从事岩土工程理论与应用研究，(电话)17854284783(电子信箱)1205165230@qq·eolno76长江科学院院报2016生2．2试验方案本次单轴压缩试验采用山东科技大学土木建筑学院与长春市朝阳试验仪器有限公司共同研发的黎黎TAW一20

7、00电液伺服岩石三轴试验机。为了模拟水位升降循环条件，进行单轴压缩试验的每种岩样分循环次数／次(a)STJH力学参数4组，每组3个试件，分别模拟0，1，5，15次的循环l8．2条件。考虑到试验用水与现场矿坑水质差异对蚀变15·6岩性质的影响，对现场水进行了水质检测分析，结果蕊408篓10．4出表明实验室水质与矿坑水质情况差异不大。一次饱融7．834．0水一失水循环具体设计为首先通过岩石的含水率试5．2蓉27．2O51Ol5循环次数／次验，确定岩样饱和所需时间是24h，采用饱和自由浸Co)TJI-I力学参数水法使试件充分饱和，然后将饱和的试件置于105～图1S

8、'tJH和"／JH力学参数随循环次数的变化110℃恒