干湿循环作用下约束泥质白云岩力学特性试验研究

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在实际工程中,工程岩体受到约束的情况很多,例如在边坡支护时,当锚杆打入岩体内部之后,锚杆周边的岩体随即受到约束作用。工程实践表明这些处理好的边坡中常有边坡坍塌等灾害发生,说明处理好的边坡岩石在自然环境条件下其性质在发生变化,据此本文以受约束岩体作为研究对象,探究其物理力学特性在干湿循环作用下的变化规律,为岩体工程的设计、施工和维护安全运行提供理论依据,具有重大的现实意义和理论意义。本文是建立在3个主要试验的基础之上,一是受约束的泥质白云岩的物理特性实验,二是干湿循环作用下受约束的泥质白云岩的力学特性实验,三是预应力损失观测试验。取7组岩样,在饱水状态下进行室内干湿循环试验,饱水和干燥各12小时为1周期,总共循环30周期。在循环过程中,通过观察记录岩样的外观变化情况,并跟踪其质量和纵波波速等物理特性参数;另外对每增加5个循环周期进行了单轴压缩试验,从而获得岩样的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等力学特性参数,得出了泥质白云岩在干湿循环作用下物理参数和力学参数的变化规律。预应力损失观测试验是本文的一个主要创新点,这个试验中模拟了一种对岩体施加约束的方法。在试样两端放置两块10mm厚的方形钢板,钢板通过4根高强度螺杆连接,通过调节螺栓的松紧来改变施加应力的大小。对这种施加了约束的岩样进行干湿循环试验,在螺杆上贴上应变片,采用江苏东华测试技术股份有限公司生产的DH3816N静态应变测试系统采集螺杆的应变,由此探究预应力的衰减规律。试验结果表明:泥质白云岩在干湿循环作用下有明显的损伤劣化现象,岩样纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量等参数呈现明显的下降趋势。约束岩体的预应力损失呈现比较明显的规律性,即循环周期的初始段和结束段损失比较明显,中间段变化比较小,本文对这种规律性做了初步的分析探讨,认为预应力会受到岩体自身性质和外部自然环境双重因素的影响。
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