不同温度路径与干湿状态下粉砂质泥岩冻融特征及劣化机制

作者：曾铃; 刘赛; 于晓伟; 刘杰^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 1-11.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231379

• 岩石力学
• 冻融循环
• 冻胀力
• 冻融变形
• 劣化机制

为探究冻融条件下粉砂质泥岩冻胀力演化规律与变形特征，针对干燥及饱和状态粉砂质泥岩，开展冻结温度分别为-5℃、-10℃、-20℃，融化温度为30℃岩体室内冻融循环试验，结合扫描电镜揭示其冻融特征及劣化机制。结果表明：饱和岩石冻胀力演化可分为孕育、陡增、平衡、融化波动及消散5个阶段，随温度降低冻胀力峰值增长、冻胀力孕育时间减少呈二项式关系；干湿状态对粉砂质泥岩冻融变形过程影响显著，饱和岩石冻融变形可分为降温冻缩、降温冻胀、低温冻缩、冻缩平台、升温融胀、升温融缩及融化平台7个阶段，而干燥岩石仅存在降温冻缩、冻缩平台、升温融胀及融化平台4个阶段；饱和岩样冻融应变特征值远大于干燥岩样，且均随冻融周期增大，其残余应变、最大应变在不同温度路径下呈指数函数关系增长，-5℃、-10℃、-20℃冻结温度下饱和岩样残余应变增长幅值分别为341.05με、377.27με、545.53με，最大应变增长幅值为355.85με、476.64με、536.36με；冻融变形与冻胀力存在一定对应关系，冻胀力萌生时，冻胀变形达到峰值，融化时冻胀力的二次峰值对应融缩变形峰值；冻融劣化包含温度损伤、溶蚀损伤与冻胀损伤，三者反复循环作用，使粉砂质泥岩产生显著冻融劣化。研究结果可为优化寒区工程安全建设及营运提供参考。

• 单位
  长沙理工大学; 土木工程学院