岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (9): 2391-2398.doi: 10.16285/j.rsm.2018.0637

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

三轴应力下水对泥质砂岩力学特性 影响的试验研究

周辉1, 2，宋明1, 2，张传庆1, 2，杨凡杰1, 2，路新景3，房后国3，邓伟杰3   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点试验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国科学院大学，北京 100049；3. 黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003
  • 收稿日期:2018-04-16 修回日期:2022-05-27 出版日期:2022-09-12 发布日期:2022-09-12
  • 作者简介:周辉，男，1972年生，博士，研究员，主要从事岩石力学试验、理论、数值分析与工程安全性分析方面的研究
  • 基金资助:
    国家重点研发计划资助（No.2019YFC0605103，No.2019YFC0605104）；国家重点基础研究发展计划项目（973计划）（No.2014CB046902）。

Experimental study of influences of water on mechanical behaviors of argillaceous sandstone under tri-axial compression

ZHOU Hui1, 2, SONG Ming1, 2, ZHANG Chuan-qing1, 2, YANG Fan-jie1, 2, LU Xin-jing3, FANG Hou-guo3, DENG Wei-jie3   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450003, China
  • Received:2018-04-16 Revised:2022-05-27 Online:2022-09-12 Published:2022-09-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China(2019YFC0605103, 2019YFC0605104) and the National Program on Key Basic Research Project of China (973 Program) (2014CB046902).

PDF (Chinese)

513

摘要： 复杂应力状态下泥质砂岩遇水软化，严重降低围岩承载力，导致围岩破坏范围和变形压力增大，严重威胁输水隧洞运行期安全。为此，以兰州水源地输水隧洞泥质砂岩为研究对象，开展了不同浸润时间下的三轴压缩试验研究。试验结果表明，随着浸润时间的延长，泥质砂岩岩样峰值强度和残余强度对围压的敏感程度逐渐降低，水在一定程度上降低了峰值强度和残余强度对围压的敏感程度；浸润前期，残余强度随浸润时间的降低速率明显小于峰值强度随浸润时间的降低速率，水对泥质砂岩岩样峰值强度的软化作用较为明显；泥质砂岩岩样的峰值强度、残余强度和弹性模量均随浸润时间的增长呈负指数关系减小；随着围压的升高，浸润时间对弹性模量的影响程度逐渐减弱，围压升高在一定程度上降低了水对泥质砂岩岩样弹性模量的软化作用。

关键词: 泥质砂岩, 水, 三轴压缩试验, 力学特性

Abstract: The water softening of argillaceous sandstone in complex stress state will seriously reduce the bearing capacity of surrounding rock, resulting in the increase of failure range and deformation pressure of surrounding rock, and finally seriously threaten the safety of water tunnel during operation. To solve this problem, triaxial tests under different immersion time are carried out to investigate by using argillaceous sandstone from water delivery tunnel of Lanzhou water source project. The results are as follows. As the immersion time prolongs, the sensitivity of peak strength and residual strength to confining pressure decreases gradually. This may be attributed to the fact that the water reduces the sensitivity of peak strength and residual strength to confining pressure to a certain extent. In the early stage of immersion, the decreasing rate of residual strength with immersion time is significantly less than that of peak strength with immersion time, and the softening effect of water on the peak strength of argillaceous sandstone is more remarkable. The peak strength, residual strength and elastic modulus of argillaceous sandstone samples decrease with the increase of immersion time in a negative exponential relationship. With the increase of confining pressure, the influence of immersion time on elastic modulus gradually weakens, and the increase of confining pressure reduces the softening effect of water on the elastic modulus of argillaceous sandstone to a certain extent.

Key words: argillaceous sandstone, water, triaxial compression test, mechanical behaviors

中图分类号: 

  • TU411
[1] 赵再昆, 王铁行, 张亮, 金鑫, 鲁洁, 阮嘉斌, 邢昱, . 高温作用下非饱和黄土裂隙演化及其定量分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1297-1308.
[2] 董恒年, 孔纲强, 周杨, 杨庆, . 考虑系泊点深度的单点系泊系统锚桩水平承载性能理论分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1356-1364.
[3] 朱晶, 裴强强, 郭青林, 张博, . 基于尺寸效应的夯土水盐运移分布特征研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1481-1494.
[4] 黄佳佳, 蒋明镜, 王华宁, . 中国南海神狐海域水合物储层井壁稳定可靠度分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1505-1516.
[5] 金丹丹, 鲁先东, 王炳辉, 施展, 张雷, . 冲击荷载下含夹层饱和砂土孔压变化规律分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1081-1091.
[6] 郅彬, 王尚杰. 干湿-冻融循环下黄土力学特性及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1092-1102.
[7] 孙炜锋, 黄火林, 孙东生, 孟文, 陈群策, . 雅鲁藏布江断裂带东段现今地应力测量与断层活动性分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1129-1141.
[8] 张建伟, 刘贺, 曹克磊, 黄锦林, 王勇. TBM有压输水隧洞内张钢圈-管片-围岩组合结构联合承载力学特性分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1154-1169.
[9] 余云燕, 丁小刚, 马丽娜, 崔文豪, 杜乾中. 微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 647-658.
[10] 马田田, 于海文, 韦昌富, 伊盼盼, 姚传芹, . 物理化学效应对膨胀土收缩特性的影响机制[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 697-704.
[11] 张勇敢, 鲁洋, 刘斯宏, 田金博, 张思钰, 方斌昕. 土工袋抑制膨胀土冻胀性能试验及机制探讨[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 759-768.
[12] 蒋济泽, 王成龙, 黄煜镔, 赵华, 陈志雄, . 竖向和水平组合荷载下能量桩单桩变形特性[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 788-796.
[13] 张旭, 盛建龙, 叶祖洋, 周新, . 有自由面的裂隙网络稳定渗流试验与数值分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 878-884.
[14] 张思奇, 裴华富, 谭道远, 朱鸿鹄, . 单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 353-363.
[15] 张季如, 陈敬鑫, 王 磊, 彭伟珂. 三轴剪切过程中排水条件对钙质砂颗粒破碎、变形和强度特性的影响[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 375-384.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 倪骁慧，朱珍德，赵 杰，李道伟，冯夏庭. 岩石破裂全程数字化细观损伤力学试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3283 -3290 .
[2] 刘 晓，唐辉明，刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[3] 石 露，李小春，任 伟，方志明. 蚁群算法与遗传算法融合及其在边坡临界滑动面搜索中的应用[J]. , 2009, 30(11): 3486 -3492 .
[4] 刘红岩，王贵和. 节理岩体冲击破坏的数值流形方法模拟[J]. , 2009, 30(11): 3523 -3527 .
[5] 毛昶熙，段祥宝，吴良骥. 砂砾土各级颗粒的管涌临界坡降研究[J]. , 2009, 30(12): 3705 -3709 .
[6] 胡大伟，周 辉，谢守益，张 凯，邵建富，冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[7] 张福海，王保田，刘汉龙. 压实膨胀土路基的膨胀变形规律研究[J]. , 2010, 31(1): 206 -210 .
[8] 霍 明，陈建兵，朱东鹏，章金钊. 青藏公路多年冻土区预警系统研究[J]. , 2010, 31(1): 331 -336 .
[9] 李寻昌，门玉明，何光宇. 锚杆抗滑桩桩侧地层抗力分布模式的试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2655 -2659 .
[10] 张春会，于永江，赵全胜. 非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2837 -2842 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发