水-巖作用下三峽庫(kù)區(qū)層理砂巖卸荷力學(xué)特性研究.pdf

1、在庫(kù)區(qū)的后期工程建設(shè)之中，不可避免的會(huì)遇到庫(kù)岸邊坡的爆破、開(kāi)挖，這種開(kāi)挖擾動(dòng)會(huì)對(duì)邊坡巖體造成一種持久的損傷劣化，同時(shí)在大壩建成后的運(yùn)營(yíng)期間內(nèi)，水庫(kù)的庫(kù)水位會(huì)形成一定的消落帶，在庫(kù)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(dòng)態(tài)，這種浸泡-風(fēng)干交替作用對(duì)巖土體來(lái)說(shuō)是一種“疲勞作用”，最終將造成巖體性質(zhì)的劣化，因此，有必要對(duì)水-巖作用下庫(kù)岸邊坡巖體的劣化效應(yīng)進(jìn)行研究。
　　本文選取三峽庫(kù)區(qū)典型庫(kù)岸邊坡消落帶巖體為研

2、究對(duì)象，在理論分析的基礎(chǔ)之上，開(kāi)展了考慮周期性的水-巖作用下層理砂巖的物理、力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)研究，旨在對(duì)不同層理砂巖試樣在“浸泡-風(fēng)干”循環(huán)作用下的卸荷力學(xué)特性進(jìn)行詳細(xì)的研究，論文的主要結(jié)論如下：
　?。?）不同層理試樣的聲波測(cè)試和飽水密度測(cè)試的結(jié)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(jìn)行，兩種層理試樣的縱波波速均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。同時(shí)試樣的飽水密度隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)

3、行逐漸變大。
　?。?）對(duì)不同層理試樣次生孔隙率的試驗(yàn)結(jié)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(jìn)行逐漸變大，并且垂直層理試樣的增加量更為顯著。
　?。?）通過(guò)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(lái)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(nèi)部成分和浸泡溶液的水化學(xué)反應(yīng)不斷進(jìn)行，且速率越來(lái)越緩。
　?。?）單軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著水-巖作用的進(jìn)行，兩種層理砂巖試樣的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量和泊松比均呈現(xiàn)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(nèi)，垂直層理試樣的單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量要高于平行層理試樣的，這說(shuō)明層理方向?qū)ι皫r試樣的力學(xué)性質(zhì)有著顯著的影響。
　?。?）三軸加載試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著圍壓的升高，兩

5、種層理試樣的三軸抗壓強(qiáng)度都升高較為明顯；隨著水-巖作用的進(jìn)行，同圍壓下試樣的抗壓強(qiáng)度逐漸衰弱，大致而言，低圍壓下衰弱幅度大于高圍壓下；對(duì)比兩種不同層理砂巖試樣而言，垂直層理試樣的強(qiáng)度要高于平行層理的抗壓強(qiáng)度。
　?。?）單軸和三軸加載試驗(yàn)中，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的走勢(shì)大致相同，并且隨著浸泡-風(fēng)干作用次數(shù)的增加，試樣破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)變呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，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(zhǎng)，相對(duì)較軟。
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6、在水-巖作用下，不同層理巖樣的抗壓強(qiáng)度、彈性模量、粘聚力、內(nèi)摩擦角和泊松比均逐漸衰減，不同圍壓下的峰值對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)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(xué)性質(zhì)的劣化情況可以通過(guò)函數(shù)y=y0-aln(1+Nb)較好的擬合。
　　（8）根據(jù)兩種不同層理試樣的三軸卸荷試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合考慮水-巖循環(huán)作用的影響，借助連續(xù)損傷力學(xué)和Weibull統(tǒng)計(jì)分布理論，對(duì)浸泡-風(fēng)干循環(huán)作用下砂巖劣化過(guò)程進(jìn)行描述，建立