冻融作用下断续节理岩体损伤与力学特性研究
Study on Damage and Mechanical Properties of Intermittent Jointed Rock Mass under Freeze‑thaw
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第1期 页码：137-145
- 作者机构：
湘潭大学土木工程学院，湖南 湘潭 411105
- 作者简介：
龙士国（1972—），男，教授，博导。主要从事土木工程质量安全评价技术与装备研发方面的研究。E‑mail: longsg@xtu.edu.cn
徐继同（1998—），男，硕士研究生。主要从事岩土力学与防灾减灾工程研究。E‑mail:1248463799@qq.com
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51908481)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220816003
中图分类号： TU45收稿：2022-08-16，
修回：2022-10-26，
纸质出版：2024-02-15
- 稿件说明：
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龙士国,徐继同,李日进等.冻融作用下断续节理岩体损伤与力学特性研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(01):137-145.
LONG Shiguo,XU Jitong,LI Rijin,et al.Study on Damage and Mechanical Properties of Intermittent Jointed Rock Mass under Freeze‑thaw[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(01):137-145.
龙士国,徐继同,李日进等.冻融作用下断续节理岩体损伤与力学特性研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(01):137-145. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220816003.
LONG Shiguo,XU Jitong,LI Rijin,et al.Study on Damage and Mechanical Properties of Intermittent Jointed Rock Mass under Freeze‑thaw[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(01):137-145. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220816003.
摘要
寒区断续节理岩体受冻融作用影响易发生失稳破坏。为探究冻融作用下节理特征对岩体损伤与力学特性的影响，使用相似材料制备不同节理倾角、岩桥长度的断续节理试样，并开展冻融循环试验。通过对冻融试样进行损伤分析与单轴压缩试验，得到了各类试样的劣化损伤特性及其对抗压强度与破坏模式的影响规律。研究表明：冻融作用下，断续节理类岩石试样的劣化模式以片落模式为主，裂纹模式为辅，且不同节理特征试样间存在冻融损伤差异；节理特征与片落损伤的关联较小，但对裂纹扩展的影响显著，节理倾角越大，裂纹发育越不明显，岩桥长度越短，裂纹贯通越迅速，裂纹扩展程度不同是造成试样间冻融损伤差异的主要原因；在差异性冻融损伤的影响下，各类试样的抗压强度普遍降低，并随节理特征的变化表现出不同的强度损失规律；试样破坏过程中延性增强，节理尖端的拉伸裂纹减少、剪切裂纹增多，部分类型试样的破坏模式与岩桥贯通模式发生改变。
Abstract
The intermittent jointed rock mass in the cold region is prone to instability and failure under the influence of freezing and thawing. In order to investigate the influence of joint characteristics on the damage and mechanical properties of rock under freeze-thaw action， intermittent jointed samples with different joint dips and rock bridge lengths were prepared using similar materials， and freeze-thaw cycle tests were conducted. Through damage analysis and uniaxial compression test on the samples after freeze-thaw tests， the deterioration characteristics of various samples and their influence on the compressive strength and failure mode were obtained. The results show that the degradation modes of rock samples with intermittent joints are dominated by flake shedding， supplemented by sample cracking. There are differences in freeze-thaw damage between samples with different joint characteristics. The joint characteristics have little relationship with the shedding but significantly impact the crack propagation. The larger the joint inclination， the less the crack development， and the shorter the rock bridge length， the faster the crack penetration. The different crack propagation degrees are the main reasons for the difference in freeze-thaw damage between samples. Under the influence of differential freeze-thaw damage， the compressive strength of all specimens generally decreases and shows different strength loss laws with the change of joint characteristics. In the process of specimen failure， the ductility is enhanced. The tensile cracks at the joint tip are reduced， and the shear cracks are increased. The failure mode of some types of specimens and the rock bridge penetration mode changes.
关键词
Keywords
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