砂岩冻结/解冻过程蠕变特性研究

• Published in: 水文地质工程地质 Vol. 51; no. 6; pp. 93 - 103
• Main Authors: 宋勇军, 操警辉, 程柯岩, 杨慧敏, 毕冉, 张琨
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西 西安 710054%中冶地集团西北岩土工程有限公司,陕西 西安 710061 01.11.2024
• Subjects: 冻结/解冻过程; frost heave strain; freezing/thawing process; 蠕变特性; 融缩应变; 冷缩应变; cold shrinkage strain; melting shrinkage strain; 冻胀应变; creep characteristics
• ISSN: 1000-3665
• DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202309059

TU45; 寒区岩体长期经受荷载与冻融的共同作用,若不考虑冻融过程对其长期力学行为的影响,将会给寒区工程建设和安全运营带来重大的安全隐患.为此,以寒区某边坡工程砂岩为研究对象,通过开展不同冻结温度下的冻结/解冻过程单轴分级加载蠕变试验,使岩石在同一应力状态下处于冻结和解冻过程,真实再现寒区工程岩体长期力学响应特征.以此研究冻结/解冻过程对岩体长期力学特性的影响,并对其蠕应变、稳态蠕变速率及长期强度等宏观力学指标进行量化分析.结果表明:(1)砂岩冻结过程先后经历冷缩阶段、冻胀阶段和稳态蠕变阶段,解冻过程只经历融缩阶段和稳态蠕变阶段;冷缩阶段和融缩阶段砂岩发生收缩变形,冻胀阶段则发生膨胀变形;(2)冻结/解冻温度为-5 ℃/25 ℃、-10 ℃/25 ℃、-15 ℃/25 ℃时,砂岩蠕应变较常温状态下蠕应变增幅范围分别为 102%～193%、81%～126%、105%～194%,解冻后稳态蠕变速率较冻结前最大增长 3.65 倍、4.31 倍、5.56 倍,冻结/解冻过程蠕变砂岩的长期强度是常温状态下长期强度的 96.33%、88.52%、75.44%;(3)应力对冷缩、冻胀变形的产生起抑制作用而对融缩变形的产生起促进作用;冻结温度越低,冻胀变形和解冻后融缩变形越明显.文章提出的将蠕变与冻融过程相结合的试验方法能较为真实地反映工程实际,该方法为寒区岩体工程长期稳定性评价提供新途径.