红层砂岩与砾岩差异风化的湿度应力效应研究

作者：谭玉芳; 李丽慧^*; 杨志法; 廖小辉

来源：岩石力学与工程学报, 2019, S2: 3481-3492.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2019.0345

• 岩石力学
• 红层
• 差异风化
• 室内实验
• 数值模拟
• 湿度应力

目前针对红层砂岩与砾岩差异风化的研究主要集中于二者物理力学性质的对比,而对差异风化的外动力因素研究较少。通过对浙江省红层盆地中的12个拱形岩穴和1个天然石拱的现场调查,结合砂岩、砾岩的室内干湿循环实验,以及砂岩、砾岩水分运移和湿度应力分布的数值模拟研究,分析了红层砂岩与砾岩岩层在风化速率、风化特征等方面的差异。结果表明,砂岩与砾岩的崩解实验破坏特征与现场调查的结果相吻合,砂岩风化主要表现为沿球面状裂隙剥落或沿层面剥落,砾岩风化主要表现为砾石从基质中脱落。砂岩的崩解速率远大于砾岩,砂岩变形量为0.15～0.18 mm,而砾岩仅有0.001～0.002 mm的变形量。数值模拟结果也揭示了砂岩和砾岩差异风化的内在机制,在吸水过程中均质砂岩产生了球面状分布的湿度应力,砂岩在球面状拉应力作用下呈洋葱式剥落;砾岩则在砾石与基质的接触面具有湿度突变与拉应力集中,导致砾石在拉应力作用下从基质中脱落。上述研究成果充分揭示了湿度应力是控制红层砂岩与砾岩差异风化的外动力因素。

• 单位
  建筑工程学院; 中国科学院大学; 衢州学院; 中国科学院地质与地球物理研究所