水-巖作用下三峽庫區(qū)層理砂巖卸荷力學特性研究.pdf

1、在庫區(qū)的后期工程建設之中，不可避免的會遇到庫岸邊坡的爆破、開挖，這種開挖擾動會對邊坡巖體造成一種持久的損傷劣化，同時在大壩建成后的運營期間內，水庫的庫水位會形成一定的消落帶，在庫水大幅度漲落的條件下，消落帶部分巖土體周期性處于疏干和飽和交替的動態(tài)，這種浸泡-風干交替作用對巖土體來說是一種“疲勞作用”，最終將造成巖體性質的劣化，因此，有必要對水-巖作用下庫岸邊坡巖體的劣化效應進行研究。
　　本文選取三峽庫區(qū)典型庫岸邊坡消落帶巖體為研

2、究對象，在理論分析的基礎之上，開展了考慮周期性的水-巖作用下層理砂巖的物理、力學性質的試驗研究，旨在對不同層理砂巖試樣在“浸泡-風干”循環(huán)作用下的卸荷力學特性進行詳細的研究，論文的主要結論如下：
　?。?）不同層理試樣的聲波測試和飽水密度測試的結果表明，不同層理方向縱波波速差異很大，平行層理試樣的縱波波速明顯大于垂直層理試樣的縱波波速，并且隨著水-巖作用的進行，兩種層理試樣的縱波波速均呈現下降的趨勢。同時試樣的飽水密度隨著實驗的進

3、行逐漸變大。
　?。?）對不同層理試樣次生孔隙率的試驗結果表明，總體而言，垂直層理砂巖試樣的次生孔隙率略大于平行層理砂巖試樣，兩者均隨著水-巖作用的進行逐漸變大，并且垂直層理試樣的增加量更為顯著。
　?。?）通過分析每期水-巖作用后浸泡溶液中離子濃度的變化規(guī)律可知， Ca2+、Na+、K+和SiO2的濃度均發(fā)生較大變化；Na+、Ca2+和K+濃度一直處于上升的狀態(tài)，但是速率越來越慢；SiO2的濃度則不斷下降。離子濃度的變化原

4、因在于試樣內部成分和浸泡溶液的水化學反應不斷進行，且速率越來越緩。
　?。?）單軸壓縮試驗結果表明，隨著水-巖作用的進行，兩種層理砂巖試樣的單軸抗壓強度、彈性模量和泊松比均呈現不同程度的弱化，并且垂直層理試樣的弱化程度大于平行層理試樣的弱化程度；同一水-巖作用周期內，垂直層理試樣的單軸抗壓強度、彈性模量要高于平行層理試樣的，這說明層理方向對砂巖試樣的力學性質有著顯著的影響。
　　（5）三軸加載試驗結果表明，隨著圍壓的升高，兩

5、種層理試樣的三軸抗壓強度都升高較為明顯；隨著水-巖作用的進行，同圍壓下試樣的抗壓強度逐漸衰弱，大致而言，低圍壓下衰弱幅度大于高圍壓下；對比兩種不同層理砂巖試樣而言，垂直層理試樣的強度要高于平行層理的抗壓強度。
　?。?）單軸和三軸加載試驗中，應力-應變曲線的走勢大致相同，并且隨著浸泡-風干作用次數的增加，試樣破壞時對應的應變呈現逐漸增大的趨勢，表明試樣中在水-巖作用下逐漸變軟，垂直層理試樣的壓密段較長，相對較軟。
　?。?）

6、在水-巖作用下，不同層理巖樣的抗壓強度、彈性模量、粘聚力、內摩擦角和泊松比均逐漸衰減，不同圍壓下的峰值對應的軸向應變逐漸變大，且變化規(guī)律基本一致，劣化速度前期比較大，到后期逐漸趨于穩(wěn)定試樣力學性質的劣化情況可以通過函數y=y0-aln(1+Nb)較好的擬合。
　　（8）根據兩種不同層理試樣的三軸卸荷試驗結果，結合考慮水-巖循環(huán)作用的影響，借助連續(xù)損傷力學和Weibull統(tǒng)計分布理論，對浸泡-風干循環(huán)作用下砂巖劣化過程進行描述，建立