岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (9): 2661-2675.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1378CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1378
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张春瑞1, 2,纪洪广1, 2,付桢1, 2,张月征1, 2,宋宇1,田竹华1, 2,范文博3
ZHANG Chun-rui1, 2, JI Hong-guang1, 2, FU Zhen1, 2, ZHANG Yue-zheng1, 2, SONG Yu1, TIAN Zhu-hua1, 2, FAN Wen-bo3
摘要: 白云石是通过白云石化作用形成,该过程使岩石孔隙率增加,以白云石为特征矿物,研究其对粉砂岩物理力学性能劣化的影响,对深部地下工程设计和稳定性预测具有重要意义。基于X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectrometer,简称XRF)、X射线衍射仪(X-ray diffractometer,简称XRD)、镜下鉴定、超声波波速、核磁共振测试,定量分析了白云石对粉砂岩物理参数的影响;通过巴西劈裂、单调加载、循环加卸载试验,获得了抗拉强度、抗压强度等力学参数的演化规律;建立了表观弹−黏−塑损伤模型,结合计算机断层扫描(computerized tomography,简称CT)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)扫描探究了白云石诱发粉砂岩劣化的机制。结果表明:(1)白云石的存在使颗粒磨圆度优,晶间咬合程度弱,与方解石交代边界孔隙明显,使孔隙连通性提升,孔隙率增大了2.77倍。(2)白云石的存在使抗拉最大应变减小,使抗压强度折减了14.5%,压密阶段延长了9%,裂纹稳定扩展阶段缩短了12%。(3)循环加卸载应力差值越大损伤值越高,不含白云石的岩石损伤变化较大,呈前期快速增加,后期缓慢增加的趋势,而含白云石的岩石损伤变化较为平稳,白云石使表观弹−黏−塑性损伤积累更剧烈。(4)不含白云石岩样裂纹弯折,耗散能较高,蓄能值低,含白云石岩样裂纹平直,耗散能较低,蓄能值高。白云石的存在使孔隙连通性增强,裂纹更易扩展,张拉裂纹占比升高。
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