Analysis of Damage and Deterioration Characteristics of Marl under Chemical and Dry‑wetting Cycles

WANG Linfeng; CHENG Ping; XIA Wanchun; TANG Ning

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20210902005

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Analysis of Damage and Deterioration Characteristics of Marl under Chemical and Dry‑wetting Cycles

更新时间：2025-09-25

- Analysis of Damage and Deterioration Characteristics of Marl under Chemical and Dry‑wetting Cycles
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 5, Pages: 976-985(2022)
- 作者机构：
  
  1.重庆交通大学山区公路水运交通地质减灾重庆市高校市级重点实验室, 重庆 400074
  2.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都 610059
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210902005
  CLC： TU443
- Received：02 September 2021，
  
  Revised：2022-04-18，
  
  Published：28 October 2022
- 稿件说明：
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王林峰,程平,夏万春等.化学及干湿循环作用下泥灰岩损伤劣化特性分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):976-985.

WANG Linfeng,CHENG Ping,XIA Wanchun,et al.Analysis of Damage and Deterioration Characteristics of Marl under Chemical and Dry‑wetting Cycles[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):976-985.
王林峰,程平,夏万春等.化学及干湿循环作用下泥灰岩损伤劣化特性分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):976-985. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210902005.

WANG Linfeng,CHENG Ping,XIA Wanchun,et al.Analysis of Damage and Deterioration Characteristics of Marl under Chemical and Dry‑wetting Cycles[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):976-985. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210902005.

摘要

库岸岩质边坡底部受水的化学腐蚀及水位变化形成的干湿循环影响，其强度远低于一般岩体。泥灰岩作为一种强度较差的特殊岩体，更易受到地质、水文等因素的联合破坏。对三峡库区巫山段常见的泥灰岩进行化学溶液浸泡及干湿循环作用，开展单轴压缩试验、直剪试验、电镜扫描试验、数值模拟，并采用PSO‑BP神经网络对抗剪强度参数进行预测。研究结果表明：泥灰岩在化学及干湿循环作用后的受力变形经历着裂纹起裂‑扩展‑延伸‑破坏四个阶段，破坏时的裂纹扩展路径呈现多向发展的趋势；岩石的单轴抗压强度、内摩擦角、黏聚力在酸性增强及干湿循环次数增加后都有明显下降，这主要与其内部结构、矿物组成有关，干湿循环作用下的热胀冷缩及化学作用下的腐蚀，加剧了泥灰岩内部裂隙扩展、孔隙增大；PSO‑BP神经网络能较好地预测泥灰岩抗剪强度参数在不同pH值、不同干湿循环次数下的值，误差较小，可将该方法运用到类似案例分析中。

Abstract

The strength of reservoir bank rock slopes is much lower than that of general rock mass due to the chemical corrosion of water and the dry-wet cycle caused by the change of water levels. As a kind of special rock mass with poor strength， argillaceous limestone is more easily damaged due to geological and hydrological factors. The common argillaceous limestone in the Wushan section of the Three Gorges Reservoir area was soaked in chemical solution and subjected to dry-wetting cycles. Uniaxial compression tests， direct shear tests， scanning electron microscope tests and numerical simulations were carried out， and PSO-BP neural network was used to predict the shear strength parameters. The results show that the mechanical deformation of argillaceous limestone after chemical and wetting-drying cycles experiences four stages， including crack initiation， crack propagation， crack extension and failure. The crack propagation path during failure shows a trend of multi-direction development. The uniaxial compressive strength， internal friction angle and cohesion of the rock decrease obviously with the increase of acidity and dry-wet cycles， which are mainly related to the internal structure and mineral composition. Thermal expansion and cold contraction under the action of wetting and drying cycles and corrosion under the action of chemical aggravate the crack expansion and pore enlargement in marl. PSO-BP neural network can better predict the shear strength parameters of argillite limestone under different pH values and different wetting and drying cycles， and the error is small. So this method can be applied to similar case analysis.

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