水化學(xué)溶液浸蝕下砂巖細(xì)觀剪切破壞機(jī)理試驗(yàn)研究.pdf

1、巖體工程在運(yùn)行期內(nèi)不僅受到載荷作用，還受到所處環(huán)境水化學(xué)溶液的浸蝕作用。水化學(xué)溶液浸蝕作用的累積效應(yīng)往往使巖體礦物成分、結(jié)構(gòu)及其力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，對巖體工程的長期穩(wěn)定性造成威脅。因此，本文針對巖體工程中易于發(fā)生的巖土體剪切破壞問題及其在水化學(xué)環(huán)境作用下的力學(xué)性質(zhì)的衰變、弱化問題，選取三峽庫區(qū)三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）的砂巖為研究對象，利用自主研發(fā)的煤巖細(xì)觀剪切試驗(yàn)裝置和PCI-2型聲發(fā)射測試分析系統(tǒng)對經(jīng)水化學(xué)溶液浸蝕后的砂巖在剪切載

2、荷作用下細(xì)觀裂紋的發(fā)展過程及其聲發(fā)射特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，探討不同浸蝕溶液、不同浸蝕時(shí)間和不同法向應(yīng)力等實(shí)驗(yàn)條件下砂巖的裂紋時(shí)空演化規(guī)律及其聲發(fā)射特性，取得的主要研究成果如下：
　　(1)經(jīng)水化學(xué)溶液浸蝕的砂巖表面裂紋均出現(xiàn)于峰值應(yīng)力之后，隨著水化學(xué)溶液浸蝕程度的增大，砂巖的抗剪強(qiáng)度降低，最終破壞時(shí)的裂紋寬度增大，且偏離預(yù)定剪切面的角度也相應(yīng)增大，產(chǎn)生的次級裂紋增多；AE事件率峰值點(diǎn)相對于剪應(yīng)力峰值點(diǎn)在時(shí)間上出現(xiàn)明顯的滯后效應(yīng)，且隨著

3、浸蝕程度的增大，滯后的時(shí)間差減小。
　　(2)砂巖在pH為5和12兩種水化學(xué)溶液下浸蝕不同時(shí)間后表面裂紋發(fā)展情況一致，初次觀測到的表面裂紋都出現(xiàn)在試件上端部或中下端部，隨著浸蝕時(shí)間的增加，砂巖浸蝕程度增大，砂巖的變形減少，抗剪強(qiáng)度降低，破壞時(shí)的裂紋寬度加大，次級裂紋增多，酸性條件下砂巖裂紋斷口形貌較堿性條件下復(fù)雜；砂巖經(jīng)水化學(xué)溶液浸蝕不同時(shí)間后聲發(fā)射信號在剪應(yīng)力峰值之前都很少，在剪應(yīng)力峰值至主破壞發(fā)生前階段聲發(fā)射信號劇增。