化学溶蚀及冻融循环作用下砂岩的力学特性研究
Mechanical Properties of Sandstone under Freeze⁃thaw Cycling and Chemical Corrosion
- 防灾减灾工程学报 2020年40卷第6期 页码：1009-1017
- 作者机构：
上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093
- 作者简介：
廖浩浩（1995-），男，硕士。主要从事隧道围岩工程特性方面的研究。Email: 535022023@qq.com
陈有亮（1966-），男，教授，博导，博士。主要从事岩土工程方面的研究。Email: chenyouliang2001@163.com
- 基金信息：上海市软科学研究领域重点项目(18692106100);国家外专局高端外专计划课题(GDT20183100437);国家自然科学基金项目(10872133)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.2020.06.021
中图分类号： TU45收稿：2018-08-27，
修回：2018-12-04，
纸质出版：2020-12-15
- 稿件说明：
移动端阅览
廖浩浩,陈有亮,李诗铭等.化学溶蚀及冻融循环作用下砂岩的力学特性研究[J].防灾减灾工程学报,2020,40(06):1009-1017.
LIAO Haohao,CHEN Youliang,LI Shiming,et al.Mechanical Properties of Sandstone under Freeze⁃thaw Cycling and Chemical Corrosion[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2020,40(06):1009-1017.
廖浩浩,陈有亮,李诗铭等.化学溶蚀及冻融循环作用下砂岩的力学特性研究[J].防灾减灾工程学报,2020,40(06):1009-1017. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.06.021.
LIAO Haohao,CHEN Youliang,LI Shiming,et al.Mechanical Properties of Sandstone under Freeze⁃thaw Cycling and Chemical Corrosion[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2020,40(06):1009-1017. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2020.06.021.
摘要
选取云南的砂岩作为试验岩样，研究砂岩经过化学溶蚀及冻融循环作用下的力学特性。通过对砂岩在3种水化环境（PH=3的HCl溶液、PH=7的水溶液、PH=12的NaOH溶液）作用后分别进行循环冻融试验，并在不同冻融循环温度 （-20 ℃、-30 ℃、-40 ℃、-50 ℃）作用下对试样进行单轴压缩试验和三点弯曲试验。结果表明：砂岩经过化学溶蚀和冻融循环作用下的劣化损伤模式主要受冻融循环温度及不同水溶液影响，在不同的水溶液中，单轴抗压强度、弹性模量、应力峰值和断裂韧度均随着冻融循环温度的降低而逐渐降低；HCl溶液浸泡后的砂岩损伤变量最大，而在对砂岩有修补作用的NaOH溶液中出现了负损伤的变化。
Abstract
In this paper， test specimens taken from Yunnan were selected to study the mechanical properties of sandstone after chemical corrosion. The uniaxial compression strength test and three-point bending test were carried out on sandstone in 3 hydrated environments （HCl solution of PH=3， aqueous solution of PH=7， NaOH solution of PH=12）， and at different freeze-thaw cycling temperature （-20℃，-30℃，-40℃and -50℃）. The test results show that the deterioration damage mode of the sandstone under freezing-thaw cycling and chemical corrosion is mainly affected by the freeze-thaw cycling temperature and its environment. In different solutions， the uniaxial compressive strength， modulus of elasticity， peak stress and fracture toughness gradually reduce with the decrease of freeze-thaw cycling temperature. The damage variable of the sandstone after immersed in HCl solution is the largest， while the sandstone is strengthened in the solution of NaOH， which repairs the sandstone.
关键词
Keywords
references
周幼吾 ， 郭东信 ， 邱国庆 ， 等 . 中国冻土 ［M］. 北京 ： 科学出版社 ， 2000 .
Zhou Y W ， Guo D X ， Qiu G Q ， et al . Chinese frozen soil ［m］. Beijing ： Science Press ， 2000 . （in Chinese）
吴安杰 ， 邓建华 ， 顾 乡 ， 等 . 冻融循环作用下泥质白云岩力学特性及损伤演化规律研究 ［J］. 岩土力学 ， 2014 ， 35 （ 11 ）： 3 065 - 3 072 .
Wu A J ， Deng J H ， Gu X ， et al . Study on mechanical properties and damage evolution of argillaceous dolomite under freeze-thaw cycles ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2014 ， 35 （ 11 ）： 3 065 - 3 072 . （in Chinese）
俞 缙 ， 傅国锋 ， 陈 旭 ， 等 . 冻融循环后砂岩三轴卸围压力学特性试验研究 ［J］. 岩石力学与工程学报 ， 2015 ， 34 （ 10 ）： 2 001 - 2 009 .
Yu J ， Fu G F ， Chen X ， et al . Experimental study on triaxial unloading pressure characteristics of sandstone after freeze-thaw cycle ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 10 ）： 2 001 - 2 009 . （in Chinese）
袁小清 ， 刘红岩 ， 刘京平 . 冻融荷载耦合作用下节理岩体损伤本构模型 ［J］. 岩石力学与工程学报 ， 2015 ， 34 （ 8 ）： 1 602 - 1 611 .
Yuan X Q ， Liu H Y ， Liu J P . Damage constitutive model of jointed rock mass under coupled freeze-thaw loading ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 8 ）： 1 602 - 1 611 . （in Chinese）
刘泉声 ， 黄诗冰 ， 康永水 ， 等 . 岩体冻融疲劳损伤模型与评价指标研究 ［J］. 岩石力学与工程学报 ， 2015 ， 34 （ 6 ）： 1 116 - 1 127 .
Liu Q Sh ， Huang Sh B ， Kang Y Sh ， et al . ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2015 ， 34 （ 6 ）： 1 116 - 1 127 . （in Chinese）
阎锡东 ， 刘红岩 ， 邢闯锋 ， 等 . 冻融循环条件下岩石弹性模量变化规律研究 ［J］. 岩土力学 ， 2015 ， 36 （ 8 ）： 2 315 - 2 322 .
Yan X D ， Liu H Y ， Xing Ch F ， et al . Study on the law of elastic modulus of rock under freeze-thaw cycling ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 8 ）： 2 315 - 2 322 . （in Chinese）
Yavuz H ， Altindag R ， Sarac S ， et al . Estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze-thaw and thermal shock weathering ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2006 ， 43 （ 5 ）： 767 - 775 .
张继周 ， 缪林昌 ， 杨振峰 . 冻融条件下岩石损伤劣化机制和力学特性研究 ［J］. 岩石力学与工程学报 ， 2008 ， 27 （ 8 ）： 1 687 - 1 694 .
Zhang J Zh ， Miao L Ch ， Yang Zh F . Rock damage degradation mechanism and mechanical properties under freeze-thaw conditions ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering ， 2008 ， 27 （ 8 ）： 1 687 - 1 694 . （in Chinese）
Tan X ， Chen W ， Yang J ， et al . Laboratory investigations on themechanical properties degradation of granite under freeze-thaw cycles ［J］. Cold Regions Science and Technology ， 2011 ， 68 （ 3 ）： 130 - 138 .
Feng X T ， Seto M . A new method of modeling the rock-microfracturing process in double torsion experiments using neural networks ［J］. International Journal of Analytic and Numerical Methods in Geomechanics ， 1999 （ 23 ）： 905 - 923 .
陈四利 ， 冯夏庭 ， 李邵军 . 化学腐蚀下三峡花岗岩的破裂特征 ［J］. 岩土力学 ， 2005 ， 24 （ 5 ）： 817 - 822 .
Chen S L ， Feng X T ， Li Sh J . Fracture characteristics of Three gorges granite under chemical corrosion ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2005 ， 24 （ 5 ）： 817 - 822 . （in Chinese）
丁梧秀 ， 陈建平 ， 徐 桃 ， 等 . 化学溶液侵蚀下灰岩的力学及化学溶解特性研究 ［J］. 岩土力学 ， 2015 ， 36 （ 7 ）： 1 825 - 1 830 .
Ding W X ， Chen J P ， Xu T ， et al . Study on mechanical and chemical dissolution characteristics of limestone eroded by chemical solution ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 7 ）： 1 825 - 1 830 . （in Chinese）
陈爱玖 ， 章 青 ， 王 静 ， 等 . 再生混凝土冻融循环试验与损伤模型研究 ［J］. 工程力学 ， 2009 ， 26 （ 11 ）： 102 - 107 .
Chen A J ， Zhang Q ， Wang J ， et al . Experimental study on freeze-thaw cycle and damage model of recycled concrete ［J］. Engineering Mechanics ， 2009 ， 26 （ 11 ）： 102 - 107 . （in Chinese）
郑晓宁 ， 刁 波 ， 孙 洋 ， 等 . 混合侵蚀与冻融循环作用下混凝土力学性能劣化机理研究 ［J］. 建筑结构学报 ， 2010 ， 31 （ 2 ）： 111 - 116 .
Zheng X N ， Diao B ， Sun Y ， et al . Study on deterioration mechanism of mechanical properties of concrete under combined erosion and freeze-thaw cycles ［J］. Journal of Building Structures ， 2010 ， 31 （ 2 ）： 111 - 116 . （in Chinese）
洪锦祥 ， 缪昌文 ， 黄 卫 ， 等 . 冻融损伤对混凝土疲劳性能的影响 ［J］. 土木工程学报 ， 2012 ， 45 （ 6 ）： 83 - 89 .
Hong J X ， Miao Ch W ， Huang W ， et al . Effects of freeze-thaw damage on fatigue properties of concrete ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2012 ， 45 （ 6 ）： 83 - 89 . （in Chinese）
肖前慧 ， 牛荻涛 . 冻融与酸雨侵蚀共同作用下混凝土损伤分析 ［J］. 冰川冻土 ， 2014 ， 36 （ 6 ）： 1 484 - 1 489 .
Xiao Q H ， Niu D T . Damage analysis of concrete under combined action of freeze-thaw and acid rain ［J］. Journal of Glaciology and Geocryology ， 2014 ， 36 （ 6 ）： 1 484 - 1 489 . （in Chinese）
张东方 . 硫酸盐腐蚀和冻融复合作用下混凝土的性能研究 ［D］. 青岛 ： 青岛理工大学 ， 2015 .
Zhang D F . Study on properties of concrete under combined action of sulfate corrosion and freeze-thaw ［D］. Qingdao ： Qingdao University of Technology ， 2015 . （in Chinese）
水电水利工程岩石试验规程 ： DL/T 5368—2007 ［S］. 北京 ： 中华人民共和国国家发展和改革委员会 ， 2007 .
Code for rock tests of hydroelectric and water conservancy engineering ： DL/T 5368—2007 ［S］. Beijing ： National Development and Reform Commission ， 2007 . （in Chinese）
0
浏览量
0
下载量
7
CSCD
- 网络PDF下载
- WORD下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 苏ICP备05012539号-11
苏公网安备32010202012147号 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
