不同含水率岩石试样制备方法探讨-论文.pdf

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1、第24卷第1期洛阳理工学院学报(自然科学版)Vo1．24NO．12014年3月JournalofLuoyangInstituteofScienceandTechn0l0gy(NaturalScienceEdition)Mar．2Ol4不同含水率岩石试样制备方法探讨赵红鹤，杨小林，高富强，丁梧(1．河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000；2．洛阳理工学院土木工程系，河南洛阳471023)摘要：饱水岩石试样的制备方法主要有自然浸水法、煮沸法和真空饱和法，而不同含水率岩石试样的制备一般采用自然浸水法，但该方法制备时间长、效率低本文采用真空抽气法，通过控制抽气压力和时间

2、实现不同含水率岩样的快速制备，与自然浸水法相比，两种方法制备的岩样含水率均与时间呈对数关系，但真空抽气法制备含水岩样的时间更短，且获得岩样的含水率值也更稳定。关键词：岩石试样；含水率；快速制备；真空抽气法DOI：10．3969／i．issn．1674—5043．2014．OI．002中图分类号：TU455文献标志码：A文章编号：1674．5043(2014)01．00044)4在岩土力学与工程中，水是影响岩石力学性质的重要因素之一。一方面对于岩基上的大坝、地下洞室、岩石边坡等工程，水在裂隙中流动而形成的荷载对工程安全的影响至关重要⋯；另一方面，水化学溶液腐蚀性往往是节理

3、岩体失稳破坏的重要诱发因素I。因此，研究含水率对岩石力学性质的影响成为岩土工程中的前沿课题之一。不同含水率的岩石样品通常采用自然浸水法，但该方法制备时间长、效率低pl。周辉等H0研究了精确制备不同含水率岩石试样的化学热力学方法。本文采用自然浸水法和真空饱和法对砂岩、灰岩和花岗岩等岩样进行不同含水率的试验研究，对比分析两种方法内在关系，得到其含水率与时间的函数关系，并根据其函数关系进行了不同含水率岩石试样的快速配制，试验结果表明该方法能满足制备含水岩样试验要求。1试样及试验方法1．1岩样制备岩样采用砂岩、灰岩和花岗岩，从大块岩石中，经SC．200型自动取芯机钻芯、切割机切

4、割、双端面磨平机磨平，按照国际岩石力学学会(ISRM)的要求，加工成50mm×100mm的标准圆柱体试样，经岩石静力学试验可知，砂岩、灰岩及花岗岩的单轴抗压强度分别为65MPa、120MPa、160MPa。1．2岩石饱水方法真空饱和试验采用BHG型真空饱和装置，按照《水利水电工程岩石试验规程》(SL264-2001)的规定，用煮沸法或真空抽气法对试样进行强制饱和，煮沸时间不少于6h，抽气真空度需达~lJl00kPa的负压力，抽气时间不少于4h。因较长时间的煮沸温度可能造成岩石某种程度的损害，从而导致岩石力学性质上的差异I，因此没有进行煮沸饱水试验。自然浸水法按照《水利水

5、电工程岩石试验规程》(SL264-2001)自由吸水法的步骤，首先注水至试样的l／3高度处，l2h后，再浸入试样的2／3高度，再过l2h后，将试样全部浸入，水面至少高出岩样顶面2cm，浸泡30d$1J成饱水试件。1．3制备含水率岩石试验方案首先将天然岩样称重，为了尽量减少试验误差，去掉密度差异较大的岩样，然后将试样放入烘箱，收稿日期：20134)9-l8作者简介：赵红鹤(1989-)，男，河南安阳人，在读硕士研究生，主要从事岩土工程力学方面的研究．杨小~(1963一)’男，湖南邵东人，博士，教授，主要从事爆破工程以及隧道与地下工程方面的研究．基金项目：国家自然科学基金项

6、目(51204096；51279073)．第1期赵红鹤等：不同含水率岩石试样制备方法探讨5在108℃条件下烘干24h至恒重。真空抽气法含水率试验包括两部分：一部分是考虑抽气压力和抽气时间两个因素对岩石含水率影响的灰岩含水率试验，抽气负压力为40kPa、60kPa、80kPa和100kPa，抽气时间1h、2h、3h、4h、5h和6h，在两个因素耦合影响下测试各条件岩石的含水率；另一部分是抽气压力固定为100kPa负压力，只考虑抽气时间对岩石含水率影响的砂岩、灰岩及花岗岩含水率试验，抽气时间分别按lh、2h、3h、4h、5h和6h，对3种岩石进行含水率测试。自然浸水含水率试

7、验为了便于与真空抽气法对比，其方案与自由吸水法的步骤稍有不同，将试样放置玻璃器皿中后，缓慢往里注水，直至水面高出岩样顶面2cm处，自然浸水浸泡时间按1h、3h、6h、12h、ld、2d、5d、10d、20d和30d进行含水率测试。2试验结果与分析2．1抽气压力及时间与灰岩含水率关系试验试验以真空抽气压力和抽气时间两种因素的耦合作用为出发点，以了解两种因素对岩石含水率影响的大小。不同抽气压力下灰岩的含水率与时间关系曲线如图l所示。由图1可知，对于饱水度较小的灰岩来说，其含水率与真空抽气时间有较好的对数关系，其相关系数均在0．90以上，且抽气