岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (3): 912-928.doi: 10.16285/j.rsm.2025.00237CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.00237
舒晓云1, 2,田洪铭1, 2,朱珍德1,许建述3,邱鑫2, 王庆勇3,徐智超1,李运发2
SHU Xiao-yun1, 2, TIAN Hong-ming1, 2, ZHU Zhen-de1, XU Jian-shu3, QIU Xin2, WANG Qing-yong3, XU Zhi-chao1, LI Yun-fa2
摘要: 红层软岩隧道经常会发生锚固失效的问题,提高红层软岩浆−岩界面的力学性能对保证锚固支护的稳定性意义重大。通过室内直剪试验,研究了3种典型红层软岩(红砂岩、泥岩、青砂岩)与普通硅酸盐水泥(ordinary Portland cement,简称OPC)和早高强水泥(early high-strength cement,简称EHC)在不同养护龄期(6 h、1 d、2 d、7 d)下的浆−岩界面力学性能(峰值抗剪强度p、残余抗剪强度r和剪切刚度ks),并采用数字图像处理技术(digital image correlation,简称DIC)分析了不同条件下浆−岩界面的破坏特征。结果表明:(1)相同浆液类型和龄期下,浆−岩界面p和r满足:红砂岩>泥岩>青砂岩。随着法向应力的增加,界面p和ks均逐渐增加,其中红砂岩对法向应力最敏感,泥岩次之,青砂岩最弱。红砂岩、泥岩和青砂岩与EHC的浆−岩界面在2 d时的黏聚力分别为2.4、0.9、1.2 MPa,内摩擦角分别为57.6º,38.0º和27.0º。(2)相同岩石条件下,浆−岩界面p和ks随着龄期的增加呈非线性增加。相比于OPC,EHC与红砂岩的黏结效果更好,在6 h时的p便可达7.9 MPa,2 d时的p即可达到7 d的90%以上。(3)不同岩石和浆液性质条件下的浆−岩界面破坏特征差异明显,OPC黏结的浆−岩界面主要发生浆液层的剪切破坏,EHC与红砂岩和泥岩黏结时主要发生岩石层的剪切破坏,与青砂岩黏结时主要发生界面的脱黏破坏。(4)提出了一种红层软岩浆−岩界面抗剪强度经验模型,并确定了红砂岩、泥岩、青砂岩的模型参数,为快速合理的评估红层软岩隧道锚固力提供了支持。
中图分类号: TU452| [1] | 张波波, 马芹永, . 氧化石墨烯和纳米二氧化硅增强模拟月壤地聚合物的制备及性能研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 607-626. |
| [2] | 解佩瑶, 陈卫忠, 赵武胜, 周帅, 秦长坤, 李翔, 蒋华, 何树江. 峰前循环剪切作用下岩体结构面剪切力学性质研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 115-129. |
| [3] | 喻昭晟, 陈晓斌, 周雨晴, 吕鑫龙, . 红层软岩崩解面释放率与崩解特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 285-296. |
| [4] | 侯小强, 杨芮, 李瑞冬, 樊小鹏, 郑佳乐, 侯宝胜, . 卵石土混合体随机生成方法与宏细观力学演化特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2967-2979. |
| [5] | 张海燕, 胡新丽, 刘欣宇, 李亚博. 含水率和剪切速率对黏性滑带土剪切行为及损伤演化的影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2471-2482. |
| [6] | 于天佑, 蒋关鲁, 饶千竺, 朱丹, 陈虹羽, 刘先峰, . 水汽循环作用下红层泥岩的损伤劣化特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 479-491. |
| [7] | 王磊, 商瑞豪, 刘怀谦, 陈礼鹏, 张宇, 王安铖, 张帅, 刘化强, . 荷载作用下多裂隙煤体力学特性与起裂角研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 659-673. |
| [8] | 康永水, 周秀斌, 刘滨, 卢正, 耿志, 黄友琦, . 充填型岩石节理剪切力学特性研究进展[J]. 岩土力学, 2024, 45(12): 3576-3595. |
| [9] | 张东晓, 郭伟耀, 赵同彬, 谷雪斌, 陈玏昕, . 岩石I型裂纹定向扩展规律试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 231-244. |
| [10] | 杨恩光, 杨立云, 胡桓宁, 汪自扬, 张飞. 单轴压缩荷载下闭合裂纹扩展的试验和数值研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 613-622. |
| [11] | 范杰, 朱星, 胡桔维, 唐垚, 贺春蕾, . 基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1009-1019. |
| [12] | 董伟, 王学滨, . 岩土工程相似模拟试验观测的可靠 子区数字图像相关方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2525-2534. |
| [13] | 齐飞飞, 张科, 谢建斌, . 基于DIC技术的含不同节理密度类岩石试件 破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1669-1680. |
| [14] | 王本鑫, 金爱兵, 孙浩, 王树亮, . 基于DIC的含不同角度3D打印 粗糙交叉节理试样破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 439-450. |
| [15] | 王本鑫, 金爱兵, 王树亮, 孙浩, . 3D打印交叉节理试件力学破裂特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 39-49. |
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