›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (6): 1709-1715.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

软岩饱水试验与软化临界现象研究

周翠英1, 2,朱凤贤1, 2,张 磊1, 2   

  1. 1. 中山大学 工学院,广州 510275;2. 中山大学 岩土工程与信息技术研究中心,广州 510275
  • 收稿日期:2008-11-06 出版日期:2010-06-10 发布日期:2010-06-25
  • 作者简介:周翠英,女,1963年生,博士,教授,博士生导师,从事岩土工程教学与研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 40672194);国家863高技术研究发展计划(No. 2007AA11Z112);高等学校博士学科点基金(No. 20060558060);广东省自然科学基金重点项目(No. 06104932)。

Research on saturation test and softening critical phenomena of soft rocks

ZHOU Cui-ying1, 2,ZHU Feng-xian1, 2,ZHANG Lei1, 2   

  1. 1. School of Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China; 2. Research Center for Geotechnical Engineering and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
  • Received:2008-11-06 Online:2010-06-10 Published:2010-06-25

摘要:

针对华南地区广为分布的“红层”软岩遇水软化问题,选择粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等典型软岩为研究对象,在软岩饱水软化试验的基础上,采用“自组织临界性”理论深入分析了软化试验中的临界现象,结合软岩物理力学性质、微观结构以及水溶液离子浓度变化的试验结果,得出:在饱水3个月和6个月时,对应于所研究软岩软化的临界时间点,其物理、力学性质与水溶液离子浓度的变化在前3个月内变化幅度较大,3个月后较为平缓,并可能出现波动,6个月后开始趋于稳定;而其微观结构变化满足1~3个月变化较小,3~6个月自行调整而趋于有序,6个月之后结构类型完全改变。在此基础上,分析了软岩系统自组织临界现象中最显著的两个特征:自组织性和临界特性,并从系统演化的角度探讨了饱水软岩系统中一种具有一定稳定性的非平衡自组织有序结构的产生过程,给出了水作用下软岩工程特性变异达到稳定的临界时刻。

关键词: 软岩, 饱水试验, 软化, 临界现象, 自组织临界性

Abstract:

Aiming at the softening of some typical saturated soft rocks widely distributed in South China areas, such as silty mudstone and mud siltstone, self-organization criticality theory is adopted to analyze the critical phenomena in the softening process of soft rocks in the saturation test; and based on the test data, some conclusions are drawn as follows: the time points of three months and six months are two critical points for the interaction between water and rock; and the variation of physico-mechanical properties of soft rocks and concentration of aqueous solution both satisfy the same regularity; all the factors are changing greatly in the first three months, gently in the following three months and keeping stable after six months; while the response variation regularity of microstructures satisfies keeping original appearance during first to three months, self-adjusting to order during three to six months and entirely changing to another structure types after six months. Meanwhile, two key characteristics for self-organization criticality of soft rocks are analyzed; and from the angle of system evolvement, the developing process of a non-equilibrium self-organizing order structure in soft rock system is discussed; and the stable critical time of engineering properties variation of soft rocks is proposed.

Key words: soft rocks, saturation test, softening, critical phenomena, self-organization criticality

中图分类号: 

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[1] 周翠英, 孔令华, 崔光俊, 于磊, 刘镇, . 基于天然红层材料的软岩成型模拟研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 419-427.
[2] 张善凯, 冷先伦, 盛谦, . 卢氏膨胀岩湿胀软化特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 561-570.
[3] 李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[4] 周翠英, 梁宁, 刘镇, . 红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 21-31.
[5] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[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] 陈卫忠, 田 云, 王学海, 田洪铭, 曹怀轩, 谢华东, . 基于修正[BQ]值的软岩隧道挤压变形预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3125-3134.
[8] 周翠英, 黄思宇, 刘镇, 陆仪启, . 红层软岩软化的界面过程及其动力学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3189-3196.
[9] 储昭飞, 刘保国, 任大瑞, 宋宇, 马强, . 软岩流变相似材料的研制及物理模型试验应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2172-2182.
[10] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[11] 徐 鹏, 蒋关鲁, 雷 涛, 刘 琪, 王智猛, 刘 勇, . 考虑填土强度的加筋土挡墙动位移计算[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1841-1846.
[12] 杨骐莱, 熊勇林, 张 升, 刘干斌, 郑荣跃, 张 锋, . 考虑温度影响的软岩弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1898-1906.
[13] 王凤云, 钱德玲, . 基于统一强度理论深埋圆形隧道围岩的剪胀分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1966-1976.
[14] 王 腾, 吴 瑞. 黏土中海底管线竖向贯入阻力研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 871-878.
[15] 孙广臣, 谢佳佑, 何 山, 傅鹤林, 江学良, 郑 亮, . 不同方向地震激励下软岩桥隧 搭接段动力响应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 893-902.
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  Discussed   
[1] 祝云华,刘新荣,舒志乐. 对“‘深埋隧道开挖围岩失稳突变模型研究’讨论”的答复[J]. , 2009, 30(10): 3215 -3216 .
[2] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[3] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[4] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[5] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[8] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[9] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[10] 陈保国 ,孙金山 ,张 磊. 上埋式钢筋混凝土拱涵受力特性及地基处理研究[J]. , 2011, 32(5): 1500 -1506 .