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湿热力作用下粉砂质泥岩开裂特性研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 126-136页

作者：曾铃郭雨查焕奕高乾丰黎繁卞汉兵桥梁工程安全控制教育部重点实验室(长沙理工大学) 湖南长沙410114 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

为探究湿热力作用下粉砂质泥岩的开裂特性,开展裂隙演化试验,得到湿热力单因素及多因素耦合循环作用下粉砂质泥岩的裂隙演化规律,同时利用X射线衍射、扫描电镜研究其微观结构变化特征,分析宏观和微观试验结果关联性,揭示湿热力作用下粉... 详细信息

为探究湿热力作用下粉砂质泥岩的开裂特性,开展裂隙演化试验,得到湿热力单因素及多因素耦合循环作用下粉砂质泥岩的裂隙演化规律,同时利用X射线衍射、扫描电镜研究其微观结构变化特征,分析宏观和微观试验结果关联性,揭示湿热力作用下粉砂质泥岩裂隙扩展机制.研究结果表明:粉砂质泥岩裂隙发育表现为增长-平缓趋势;在单因素循环作用中,湿度循环(浸水~烘干)最易造成粉砂质泥岩开裂,温度循环(5~60℃)次之,荷载循环(0~50 kPa)最弱;在多因素耦合循环作用中,裂隙发育程度排序为:湿热力>湿热>湿力>热力,验证了湿度循环致裂性最强的结论.湿热力耦合循环作用15次后裂隙率达0.92%,裂隙条数增至30条,平均长度延伸至60.58 mm,而平均宽度稳定在0.47 mm左右.孔隙率与裂隙率的灰关联度最大,为0.813,即微观结构变化中孔隙发育与裂隙扩展的关联程度最大.湿热力耦合循环作用中,湿度循环引起黏土矿物晶层间距变化,导致颗粒破碎、孔隙扩张形成微裂隙,温度循环使试样产生差异性热应力、水分分布,促使微裂隙发育贯通,荷载作用增加尖端应力,最终导致裂隙网络形成.

关键词：边坡工程粉砂质泥岩湿热力作用裂隙发育微观结构

考虑干湿循环路径的粉砂质泥岩力学特性及本构模型

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浙江大学学报（工学版） 2024年第9期58卷 1912-1922,1980页

作者：成辉付宏渊曾铃于晓伟罗锦涛刘杰长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学水利与环境工程学院湖南长沙410114

为了分析南方湿热地区粉砂质泥岩边坡浅层失稳机制,开展不同干湿循环路径下的粉砂质泥岩低围压三轴压缩试验与扫描电镜(SEM)试验.基于连续损伤理论和修正Drucker-Prager(D-P)强度准则,构建可考虑干湿循环路径影响的粉砂质泥岩损伤本构模... 详细信息

为了分析南方湿热地区粉砂质泥岩边坡浅层失稳机制,开展不同干湿循环路径下的粉砂质泥岩低围压三轴压缩试验与扫描电镜(SEM)试验.基于连续损伤理论和修正Drucker-Prager(D-P)强度准则,构建可考虑干湿循环路径影响的粉砂质泥岩损伤本构模型.结果表明:粉砂质泥岩应力-应变曲线具有非线性特征,可分为压密阶段、弹性阶段、塑性屈服阶段、峰后破坏阶段和残余强度阶段;随干湿循环次数或循环幅度的增加,压密阶段与塑性屈服阶段延长,岩样峰值强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角损伤逐渐增大,粉砂质泥岩力学参数敏感度表现为变形模量>黏聚力>内摩擦角>峰值强度;受溶蚀、潜蚀作用,粉砂质泥岩孔隙率不断增大,破坏模式由以剪切破坏形式为主的顶锥-劈裂破坏向剪切破坏演化.构建的岩石损伤本构模型能考虑干湿循环路径的影响,能较好地反映粉砂质泥岩应力-应变曲线全过程变形特征.

关键词：粉砂质泥岩干湿循环路径力学特性微观结构损伤本构模型

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酸环境对粉砂质泥岩三轴力学特性影响研究

地下空间与工程学报 2024年第1期20卷 55-63页

作者：魏笑史振宁龙彪王子航高乾丰长沙理工大学交通运输工程学院长沙410114 长沙理工大学公路养护技术国家工程研究中心长沙410114 中国公路工程咨询集团有限公司武汉430023

为研究酸环境对粉砂质泥岩三轴力学特性影响规律,开展不同酸环境影响下粉砂质泥岩试样三轴压缩试验,得到了酸环境作用下粉砂质泥岩试样宏观力学参数及破环形态的变化规律。结果表明:(1)随着溶液pH值减小及浸泡时间增加,粉砂质泥岩三轴... 详细信息

为研究酸环境对粉砂质泥岩三轴力学特性影响规律,开展不同酸环境影响下粉砂质泥岩试样三轴压缩试验,得到了酸环境作用下粉砂质泥岩试样宏观力学参数及破环形态的变化规律。结果表明:(1)随着溶液pH值减小及浸泡时间增加,粉砂质泥岩三轴峰值强度显著降低,且试样越过峰值应力后强度衰减幅度减小,粉砂质泥岩逐渐由硬脆性破坏向韧性破坏转变;(2)经过酸溶液作用后的粉砂质泥岩试样黏聚力和内摩擦角等抗剪强度参数发生明显衰减;(3)浸泡时间相同时,随着围压增加,试样破坏面主裂隙倾角逐渐减小,裂隙宽度变大,试样的微裂隙增多;(4)在围压与浸泡时间相同时,随着溶液pH值的增加,破坏后的粉砂质泥岩试样完整性逐渐下降。

关键词：粉砂质泥岩酸环境三轴强度抗剪强度参数

湿热交替下粉砂质泥岩裂隙动态扩展及机制研究

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岩土工程学报 2024年

作者：曾铃郭雨高乾丰罗锦涛查焕奕卞汉兵长沙理工大学土木工程学院湖北交投鄂西高速建设管理有限公司长沙理工大学交通运输工程学院桥梁工程安全控制教育部重点实验室(长沙理工大学)

湿热交替作用下粉砂质泥岩裂隙扩展是导致其边坡崩塌破坏的重要原因。围绕粉砂质泥岩的裂隙扩展问题，开展湿热交替试验和巴西劈裂试验，分析全过程裂隙发育规律及湿化、受热过程裂隙发育的差异性，探究湿热交替、裂隙对抗拉强度的影响... 详细信息

湿热交替作用下粉砂质泥岩裂隙扩展是导致其边坡崩塌破坏的重要原因。围绕粉砂质泥岩的裂隙扩展问题，开展湿热交替试验和巴西劈裂试验，分析全过程裂隙发育规律及湿化、受热过程裂隙发育的差异性，探究湿热交替、裂隙对抗拉强度的影响，结合耗散结构理论研究开裂机制。结果表明：粉砂质泥岩湿化时裂隙闭合、受热时裂隙张开，在湿热交替中裂隙发育表现出螺旋式的动态增长规律，受热过程裂隙发育程度均大于湿化过程，裂隙发育差异性系数λ从2.18逐步减小至1.43。湿热交替、裂隙倾角减小均会劣化粉砂质泥岩的抗拉强度，随交替次数增多劈裂过程能量接受能力减弱，弹性能占比减小、耗散能占比增多。粉砂质泥岩裂隙扩展可看作耗散结构逐步形成的过程，在湿热交替过程中能量、物质交换方式不断变化，内部结构不断调整，达到临界状态后，系统突变裂隙萌生扩展。研究结果可为粉砂质泥岩边坡安全防护提供一定的理论参考。

关键词：边坡工程粉砂质泥岩湿热交替裂隙扩展能量耗散

考虑颗粒破碎特性的粉砂质泥岩压实特性仿真研究

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公路工程 2024年

作者：陈允禄单景松史奎倪效学杨冠宇董信龙山东省公路桥梁建设集团有限公司山东科技大学

为分析颗粒破碎对粉砂质泥岩土石混合料振动压实效果的影响，基于离散元方法建立了粉砂质泥岩土石混合料室内振动压实仿真模型。首先通过粉砂质泥岩圆柱试件的单轴抗压试验得到泥岩块石受力变形及强度特性，并将其用于标定泥岩块体离散... 详细信息

为分析颗粒破碎对粉砂质泥岩土石混合料振动压实效果的影响，基于离散元方法建立了粉砂质泥岩土石混合料室内振动压实仿真模型。首先通过粉砂质泥岩圆柱试件的单轴抗压试验得到泥岩块石受力变形及强度特性，并将其用于标定泥岩块体离散元仿真模型接触参数；然后建立了泥岩土石混合料仿真模型，考虑块石含量、颗粒破碎和激振力等因素，研究了泥岩碎石土振动压实特性。结果表明：随着泥岩碎石含量增加，泥岩破碎率增大，而加载板总体沉降量受到泥岩粗颗粒骨架效应的影响而降低；上部泥岩先发生破碎，随着加载次数的增加，中部和下部颗粒逐渐发生破碎。随着激振力的增大，泥岩块石的破碎率和加载板总体沉降量均显著增大。

关键词：道路工程粉砂质泥岩离散元振动压实颗粒破碎

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喷锚支护在粉砂质泥岩顺层边坡中的应用研究

中国高新科技 2024年第11期 118-120页

作者：刘骏凌周倩兰湖南省长沙县敢胜垸堤防管理所湖南长沙410100 深圳市水务规划设计院股份有限公司湖南分公司湖南长沙410100

粉砂质泥岩顺层边坡在工程施工过程中,在开挖卸荷、持续降雨等不利条件下,容易出现基岩基础面裸露、临空问题,形成切角破坏现象,而且岩体遇水软化、失水易崩解,进而带动滑动面以下发生顺层滑移变形,致使边坡呈现极不稳定状态。因此,本... 详细信息

粉砂质泥岩顺层边坡在工程施工过程中,在开挖卸荷、持续降雨等不利条件下,容易出现基岩基础面裸露、临空问题,形成切角破坏现象,而且岩体遇水软化、失水易崩解,进而带动滑动面以下发生顺层滑移变形,致使边坡呈现极不稳定状态。因此,本文采用喷锚支护对顺层岩边坡进行加固处理,通过岩质边坡稳定性计算,确定合理锚杆支护参数,保证工程安全稳定、经济可行,以期对类似工程的加固设计提供参考价值。

关键词：粉砂质泥岩顺层边坡滑动面喷锚支护边坡稳定性计算

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粉砂质泥岩三轴压缩应力松弛本构模型研究

煤炭学报 2011年第8期36卷 1258-1263页

作者：于怀昌李亚丽刘汉东华北水利水电学院资源与环境学院河南郑州450011

采用RLJW-2000型岩石三轴流变伺服仪,在分级加载条件下完成了饱和粉砂质泥岩的三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果,分析了岩石应力松弛曲线的特征,表明可以用黏弹性模型来描述粉砂质泥岩的应力松弛特性。分别采用Burgers模型,二单元、... 详细信息

采用RLJW-2000型岩石三轴流变伺服仪,在分级加载条件下完成了饱和粉砂质泥岩的三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果,分析了岩石应力松弛曲线的特征,表明可以用黏弹性模型来描述粉砂质泥岩的应力松弛特性。分别采用Burgers模型,二单元、四单元以及六单元广义Maxwell模型对各级应变水平下的试验曲线进行辨识研究。依据辨识结果,比较了各模型的优缺点,结果表明:六单元广义Maxwell模型可以准确描述粉砂质泥岩的应力松弛特性;从工程应用角度来讲,采用二单元广义Maxwell模型来描述粉砂质泥岩的应力松弛特性是较适宜的。

关键词：粉砂质泥岩应力松弛黏弹性模型 Burgers模型广义Maxwell模型

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粉砂质泥岩的三轴蠕变试验研究

四川大学学报（工程科学版） 2012年第1期44卷 69-74页

作者：徐慧宁庞希斌徐进刘建锋四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室水利水电学院四川成都610065 五凌电力有限公司湖南长沙410004

为了揭示分布于北天山中西部的志留系上统紫红色粉砂质泥岩的蠕变特性,为拟建于此的某深埋越岭特长隧洞的设计、施工,以及长期稳定问题评价提供依据,通过钻孔取样进行了三轴蠕变试验研究。试验在5台岩石三轴蠕变试验机上进行,围压分别为... 详细信息

为了揭示分布于北天山中西部的志留系上统紫红色粉砂质泥岩的蠕变特性,为拟建于此的某深埋越岭特长隧洞的设计、施工,以及长期稳定问题评价提供依据,通过钻孔取样进行了三轴蠕变试验研究。试验在5台岩石三轴蠕变试验机上进行,围压分别为0、5、102、03、0 MPa。试验取得以下主要成果:1)揭示了这类黏土岩的蠕变特性可用西原模型加以描述,并由此建立了蠕变本构方程;2)采用曲线求参法求解了各流变参数;3)采用叠加原理与等时曲线法获得了岩石的长期强度;4)各蠕变参数随围压的升高而增大,长期强度较瞬时强度降低的幅度亦随围压升高而增大,单轴条件下降低25%,30MPa围压时降低52%;5)抗剪断长期强度较瞬时强度降低了60%(内聚力)和36%(内摩擦角)。这些成果为工程建设提供了科学依据,试验方法与成果整理方法可供同类工程参考。同时,还通过常规试验获得了该类岩石的主要物理力学性能,这将有助于蠕变试验成果在其他工程中类比使用。

关键词：粉砂质泥岩三轴蠕变试验西原模型流变参数长期强度

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粉砂质泥岩峰前、峰后应力松弛特性试验研究

岩石力学与工程学报 2016年第A01期35卷 2663-2672页

作者：于怀昌董金玉刘汉东黄志全史广诚华北水利水电大学资源与环境学院河南郑州450045

采用分级加载方法，对三峡地区巴东组粉砂质泥岩开展峰前、峰后三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果，分析峰前弹性段、屈服段，峰后应变软化段、残余强度段岩石应力松弛量、应力松弛度、松弛稳定时间以及应力松弛速率的变化规律，研究... 详细信息

采用分级加载方法，对三峡地区巴东组粉砂质泥岩开展峰前、峰后三轴压缩应力松弛试验。依据试验结果，分析峰前弹性段、屈服段，峰后应变软化段、残余强度段岩石应力松弛量、应力松弛度、松弛稳定时间以及应力松弛速率的变化规律，研究峰前、峰后不同阶段岩石应力松弛特征的差异。引入损伤变量对三参量广义Kelvin模型进行改进，建立岩石的非线性应力松弛损伤模型。应用Levenberg-Marquardt算法，辨识得出岩石的应力松弛损伤模型参数。基于辨识结果，分析峰后破裂对岩石应力松弛模型参数的影响作用，研究峰前、峰后不同阶段岩石应力松弛模型参数的变化规律。在试验研究成果的基础上，总结得出峰前、峰后岩石不同的应力松弛机制。研究结果表明：（1）峰前、峰后各阶段中，峰后应变软化段试样的应力松弛量大，应力损失程度高，松弛稳定时间长，应力松弛速率快，工程实践中应尽可能避免使岩石处于峰后应变软化段。（2）峰后各级应变水平试样的G1，G2，凰参数值为峰前0．20％应变水平相应参数值的1％～53％，峰后岩石的应力松弛模型参数值急剧降低。（3）峰后形成的宏观破裂对试样的黏弹性力学特性影响最大，黏性力学特性其次，而对试样的瞬时弹性力学特性影响最小。（4）峰后应变软化段试样的G1，H1模型参数值大幅降低，峰前屈服段试样的G2模型参数值大幅降低。（5）峰前岩石的应力松弛主要是由于岩石内部微裂隙的产生、扩展等原因而引起的，峰后岩石的应力松弛主要是由于岩石中宏观裂纹的产生、扩展以及贯通等原因而引起的。峰前、峰后岩石的应力松弛机制不同。

关键词：岩石力学粉砂质泥岩峰前峰后应力松弛机制