基于细观结构演化的冻结砂岩热融软化规律研究
The thawing and softening effect of frozen sandstone with reference to the evolution of microstructure作者机构：西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054
出 版 物：《冰川冻土》 (Journal of Glaciology and Geocryology)
年 卷 期：2024年第46卷第2期
页 面：578-591页
核心收录：
学科分类：07[理学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学]
主 题：冻结岩石 热融软化 细观结构 微裂纹扩展 PFC2D
摘 要：冻结岩石热融过程中强度会出现软化,是最易发生破坏的阶段。研究冻结岩石的热融软化规律对冻结地层解冻过程中的稳定性和安全性评价至关重要。本文开展了不同融化温度下冻结岩石的单轴压缩试验,在还原岩石孔隙结构及对细观参数进行精确标定的基础上,利用颗粒流软件(PFC^(2D))模拟了冻结岩石的压缩破坏过程。基于微裂纹起裂规律和微裂纹扩展规律分析,探讨了孔隙冰对冻结砂岩热融软化规律的控制作用。研究结果表明:(1)冻结岩石的强度、弹性模量等参数均随着温度的升高呈两阶段变化趋势,在-4℃至-2℃之间存在某一温度,使得试样的强度及变形参数发生骤降。(2)当温度低于-15℃时,微裂纹的起裂扩展主要由矿物颗粒之间的接触强度控制;当温度在-2℃和-15℃之间时,主要由冰颗粒之间和冰-矿物之间的接触强度控制;而当温度大于-2℃时,则主要由冰颗粒之间的接触强度控制。(3)通过分析孔隙冰在冻结岩石受荷破坏过程中所起的“支撑作用和“黏结作用,发现在-6℃至-4℃之间,冰颗粒之间黏结强度和冰-矿物黏结强度均迅速衰减,导致冰的支撑和黏结作用弱化,是该温度区间力学性质快速弱化的本质原因。
维普期刊数据库
同方期刊数据库