岩土力学 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (12): 4351-4359.doi: 10.16285/j.rsm.2017.0862

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

压力水作用下硬石膏岩膨胀性研究

任 松1,吴建勋1, 2,欧阳汛1,刘 戎1,王 亮1   

  1. 1.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆 400044;2. 华东电力设计院,上海 200333)
  • 收稿日期:2017-05-03 出版日期:2018-12-11 发布日期:2018-12-31
  • 通讯作者: 吴建勋,男,1990年生,博士研究生,主要从事岩土工程稳定性及可靠性方面的科研工作。E-mail: wujx@cqu.edu.cn E-mail:rs_rwx@cqu.edu.cn
  • 作者简介:任松,男,1975年生,博士,教授,主要从事工程结构安全方面的科研和教学工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No.51074198,No.51774057);重庆市研究生科研创新项目资助(No.CYB15011)。 

Influence of pressured water on the swelling of anhydrite rock

REN Song1, WU Jian-xun1,2, OUYANG Xun1, LIU Rong1, WANG Liang1   

  1. 1.State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University, Chongqing 400044, China; 2. East China Electric Power Design Institute, Shanghai 200333, China
  • Received:2017-05-03 Online:2018-12-11 Published:2018-12-31
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51074198, 51774057) and the Chongqing University Postgraduates Innovation Project (CYB15011).

摘要: 针对隧道工程中硬石膏围岩在压力水作用下的膨胀现象,设计加工了多功能膨胀仪。使用该仪器及MTS815岩石力学测试系统,对不同水压条件下硬石膏岩的轴向膨胀应变及侧向膨胀应力进行了测试,对压力水作用后硬石膏岩的含水状态及力学特性进行了测试。结果表明:水压越大,硬石膏岩的最大轴向膨胀应变及最大侧向膨胀应力越大,膨胀起始时间越短;随水压的增大,硬石膏岩的吸水率增大,结晶水率逐渐增大并趋于吸水率,而自由水率逐渐减小并趋于0;硬石膏岩的弹性模量和峰值强度随水压的增大而增大。这些说明水压能影响其含水状态,增强硬石膏岩的膨胀性,促进其膨胀的激活,提高其力学性能。基于试验结果,建立了压力水作用下的硬石膏岩吸水状态方程,并改进了湿度场理论体系中的膨胀本构模型。

关键词: 硬石膏岩, 压力水, 膨胀试验, 含水状态, 力学特性

Abstract: With respect to the swelling of anhydrite rock surrounding the tunnel under the effect of pressured water, a multifunctional swelling test apparatus was designed and manufactured. Axial swelling strains and the lateral swelling stresses of anhydrite samples under different hydraulic pressures were tested by this test apparatus and the MTS815 rock mechanics testing system. Then the water-bearing state and mechanical performance of these samples were tested. The test results showed that when the hydraulic pressure became higher, the maximal axial swelling strain and lateral swelling stress became higher, meanwhile the activation time of swelling became shorter. With the increase of hydraulic pressure, water absorption by anhydrite increased, and the water in crystalline anhydrite phase gradually increased to maximum water absorption, while the free water gradually decreased and finally dropped to near zero. The elasticity modulus and peak strength increased with the increase of water hydraulic pressure. These indicated that the hydraulic pressure was able to increase the swelling behavior, promote the activation of swelling, influence the water conditions, and strengthen the mechanical performance. Based on the test results, the water absorption function with consideration of pressured water was established, and the swelling constitutive model in humidity stress field theory was improved.

Key words: anhydrite rock, pressured water, swelling test, water- bearing state, mechanical performance

中图分类号: 

  • TU 451
[1] 郤保平, 吴阳春, 王帅, 熊贵明, 赵阳升, . 热冲击作用下花岗岩力学特性及其随冷却温度 演变规律试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 83-94.
[2] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
[3] 孟庆彬, 钱唯, 韩立军, 蔚立元, 王丛凯, 周星, . 极弱胶结岩体再生结构的形成机制 与力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 799-812.
[4] 金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[5] 彭守建, 岳雨晴, 刘义鑫, 许江, . 不同成因结构面各向异性特征及其剪切力学特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3291-3299.
[6] 雷江, 陈卫忠, 李翻翻, 于洪丹, 马永尚, 谢华东, 王富刚, . 引红济石引水隧洞围岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3435-3446.
[7] 王冲, 胡大伟, 任金明, 周辉, 卢景景, 刘传新, . 侵蚀性环境对地下结构渗透和力学特性影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3457-3464.
[8] 丛 怡, 丛 宇, 张黎明, 贾乐鑫, 王在泉, . 大理岩加、卸荷破坏过程的三维颗粒流模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1179-1186.
[9] 王家全, 张亮亮, 赖 毅, 陆梦梁, 叶 斌, . 加筋土挡墙静动力学特性大模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 497-505.
[10] 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[11] 郭孔灵, 杨磊, 盛祥超, 梅洁, 李邦翔, 张波, 杨为民, 宋光啸, . 水力耦合作用下含三维裂隙类岩石材料的 破裂力学行为及声发射特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4380-4390.
[12] 周科平, 刘 维, 周彦龙, 林 允, 薛 轲. 不同渗透力的类充填体力学特性及损伤软化 本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3724-3732.
[13] 宋宏芳, 岳祖润, 李佰林, 张松, . 季节冻土区高速铁路防冻胀路基保温强化特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4041-4048.
[14] 朱振南, 田 红, 董楠楠, 窦 斌, 陈 劲, 张 宇, 王炳红, . 高温花岗岩遇水冷却后物理力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 169-176.
[15] 陈 钒,吴建勋,任 松,欧阳汛,王 亮,范金洋,. 基于湿度应力场理论的硬石膏岩膨胀试验研究[J]. , 2018, 39(8): 2723-2731.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!