冻融循环作用下不同含水率砂岩抗拉特性研究

作者：苗浩东; 任富强^*

来源：工矿自动化, 2023, 49(05): 133-152.

DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2022070074

• 砂岩力学
• 抗拉特性
• 冻融循环
• 巴西劈裂
• 声发射

我国寒冷地区矿山受冻融循环作用的影响，岩石内部因不均匀胀缩而产生裂隙，同时裂隙间水分冻胀使得裂隙扩大，造成岩石破坏，进而影响边坡的稳定性。为研究冻融循环作用下不同含水率砂岩的抗拉特性，对不同冻融循环次数（0,10,20,30次）下不同含水率（0,35%,70%,100%）砂岩进行巴西劈裂试验，同时进行声发射监测，分析了含水率和冻融循环作用对砂岩抗拉特性的影响。结果表明：(1)当砂岩含水率小于35%时，砂岩抗拉强度降低幅度较为缓慢，含水率大于35%时抗拉强度降低幅度变快。(2)砂岩声发射信号峰值频率分布有明显频带特征，含水率增大会使砂岩声发射信号峰值频率主要集中区延后出现。(3)随着冻融次数增多，非完全饱水砂岩的声发射振铃计数和累计能量峰值不断降低，完全饱水砂岩的声发射信号减少且声发射振铃计数峰值呈先升后降趋势，含水率相同的砂岩声发射信号低峰值频率从50 kHz降低到10 kHz以下，其中冻融10次时砂岩加载过程中的声发射信号以峰值频率小于20 kHz的低频信号为主，冻融20次后砂岩声发射信号峰值频率降到10 kHz以下。(4)砂岩整个加载过程以低频低幅值声发射信号为主，主要发生小尺度破裂。

• 单位
  辽宁科技大学; 土木工程学院