岩石冻融破坏机理分析和冻融力学试验研究

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1、万方数据第24卷第17期岩石力学与工程学报V01．24No．172005年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept．，2005岩石冻融破坏机理分析及冻融力学试验研究徐光苗，刘泉声(中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉430071)摘要t岩石的冻融破坏是寒区岩石工程中常遇到的主要病害之一。深入系统地分析了岩石受冻融循环影响的冻融破坏过程、影响因素，研究了其冻融破坏机理；通过试验研究了2种岩石的冻融破坏过程，发现了岩石的2种基本冻融破坏模式：片落模式和裂纹模式；并通过在

2、室温下(20℃)对2种饱和岩石经历不同冻融循环次数后的单轴压缩试验，得到岩石的单轴压缩强度、弹性模量分别与冻融循环次数的拟合关系表达式，为今后岩石冻融损伤及冻融断裂研究提供了可靠的试验依据。关键词：岩石力学；冻岩力学；冻融循环；单轴压缩；冻融损伤中圈分类号lTU452文献标识码：A文章编号：1000—6915(2005)17—3076—07ANALYSIS0FMECHANISMoFRoCKEAILUREDUEToFREEZE．THAWCYCLINGANDMECHANICALTESTINGSTUDYoNFROZEN．THAWE

3、DRoCKSXUGuang—miao，LIUQuan—sheng(InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China)Abstract：Therockfailureduetofreeze—thawweatheringisamainengineeringproblemwhichoftenOCCURSintherockengineeringincoldregions．Theprocessoftherockfailureduetofr

4、eezingandthawingandtheeffectfactorsaresystematicallyanalyzed，alsothemechanismofrockfailureduetOfreezingandthawingisstudied．Theprocessoffreezingandthawingfailureoftwotypesofrocksisstudiedbyexperiments；andtwobasicmodesofrockdeteriorationarefound；i．e．，thescalingmodean

5、dfracturingmode．Inadditiontoprovidingreliableexperimentalfoundationforstudyingthedamageandfractureduetofreezingandthawing，theuniaxialcompressiontestsoftwotypesofrockssubjectedtodifferentcyclesoffreezingandthawingwereconductedinroomtemperature(about20℃)；andthefittin

6、grelationsoftheuniaxialcompressivestrengthandelasticmodulusrespectivelywiththecyclesoffreezingandthawingareformulated．Keywords：rockmechanics；mechanicsoffrozenrock；cycleoffreezingandthawing；uniaxialcompression；damageduetofreeiingandthawing1引言我国寒区面积约占全国国土面积的75％，是世界上寒

7、区面积分布最多的国家之一【11。随着寒区岩土工程活动的增多，已经或将会越来越多地遇到寒区岩石力学问题，被称之为冻岩力学。所谓冻岩力学，就是要研究含裂隙及节理等原生缺陷的岩石，在冻结、融化及冻融循环条件下，其物理力学性质宏观基本变化规律、内部水成冰引起的相变与水热收麓日期l2004—12—16；修回日期l2005—03—21基金项目l国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CBl2704)作者筲介t徐光苗(1978一)，男，2001年毕业于长安大学地质工程与测绘学院建筑工程专业，现为博士研究生，主要从事低温下岩体THM

8、耦合及低温岩石损伤方面的研究工作。E—mail：xuguangmiao@163．corn。万方数据第24卷第17期徐光苗等．岩石冻融破坏机理分析及冻融力学试验研究·3077·迁移特征，以及不同温度历史和不同含水(冰)状态引起的岩石宏细观损伤演化规律，为寒区岩石工程的设计和施工提供理论指导。