岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (8): 2581-2597.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0803CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0803
钟庆云1, 2, 3,黄震1, 2, 3,吴云4,林键5,潘锐5,古启雄1, 2, 3,张小军6
ZHONG Qing-yun1, 2, 3, HUANG Zhen1, 2, 3, WU Yun4, LIN Jian5, PAN Rui5, GU Qi-xiong1, 2, 3, ZHANG Xiao-jun6
摘要: 高温与雨热交替作用显著加剧了红层软岩的崩解损伤及强度劣化过程,进而频繁诱发边坡开裂变形、崩塌滑坡及突水突泥等地质灾害,对红层地区灾害防控体系构成严重挑战。研究水-热循环作用下岩石裂隙演化规律对红层灾变防控具有重要作用。为定量分析红层软岩裂隙在水-热循环作用下的扩展特征,采用数字图像处理技术,结合基于中轴变换的裂隙张开度计算方法,系统分析了常温至100 ℃温度区间内红层软岩裂隙的张开度演化规律及轮廓线形态变化特征。研究结果表明:(1)水-热循环作用下红层软岩裂隙呈现显著的扩展演化特征,且温度升高明显加剧裂隙扩张效应,其中100 ℃条件下裂隙张开度增至初始值的1.96~10.54倍,显著高于常温组的2.25~7.93倍;研究进一步发现张开度越小的裂隙对水-热作用越敏感,且此特征随温度升高而愈发显著。(2)裂隙张开度的时空演化特征分析表明,随循环次数的增加,邻近测点间的张开度差异呈显著增大趋势,反映出裂隙的非均匀性扩展规律,温度升高对软岩裂隙的扩展发育具有明显的促进作用。(3)裂隙边缘的砂砾碎屑因其较强的抗水热侵蚀能力,在周边黏土矿物持续侵蚀流失过程中形成显著的抗蚀差异性,导致邻近测点张开度差异持续增大;当黏土基质侵蚀达到临界阈值时,砂砾碎屑发生结构性脱落。同步观测发现,裂隙轮廓线粗糙度虽然存在局部波动,但在循环过程中整体呈现明显的下降趋势,反映了水热耦合作用对裂隙壁面的持续磨蚀效应。(4)水-热循环作用通过热胀冷缩应力和孔隙水相变协同加剧软岩损伤,温度变化既促进微裂隙扩展增大渗流通道,又通过蒸发-冷凝作用产生毛细张力;而黏土矿物的反复水化膨胀-失水收缩进一步诱发拉伸裂隙,导致损伤累积效应显著增强。
中图分类号: TD 854| [1] | 王南云, 刘新荣, 钟祖良, 朱开新. 常规压缩下含轴向孔道灰岩力学行为及分形本构模型研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(7): 2367-2379. |
| [2] | 刘家顺, 周妮, 左建平, 郑智勇, 金佳旭. 富碱性水环境砂质泥岩孔隙结构演化与分形特征研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(3): 780-792. |
| [3] | 舒晓云, 田洪铭, 朱珍德, 许建述, 邱鑫, 王庆勇, 徐智超, 李运发. 水泥和岩石性质对红层软岩浆−岩界面剪切力学行为的影响[J]. 岩土力学, 2026, 47(3): 912-928. |
| [4] | 李明. 四参数随机生长法参数对多孔介质建模的影响[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 349-358. |
| [5] | 陈志敏, 张政, 易明炀, 孙勇, 李开哲, 张溢博. 冻融环境下岩堆体细宏观损伤演化模型研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 198-208. |
| [6] | 赵康, 黄奇正, 石一辰, 马超, 冯印成, 田向勤, 刘浪. 不同粉煤灰掺量尾砂胶结充填体声发射与破坏预警特征研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(1): 88-100. |
| [7] | 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. |
| [8] | 沈扬, 沈嘉毅, 梁晖, 樊科伟. 基于3D打印技术的仿真钙质砂三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2353-2362. |
| [9] | 姜海波, 卢燕, 李琳, 张军, . 干湿-冻融作用输水渠道膨胀土强度特性及损伤演化规律研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1356-1367. |
| [10] | 许庆钊, 史文豹, 常聚才, 苗壮, 闫澳运, 李传明, 齐潮. 不同加载速率含水煤样力学响应及宏微观破坏机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 881-893. |
| [11] | 董佳斌, 鲁一帆, 金毅, 董文浩, 侯鹏, 刘顺喜, 牛然. 彭水页岩节理面形貌的分形特征及基于节理粗糙度系数的各向异性表征[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3549-3561. |
| [12] | 龚囱, 戚燕顺, 缪浩杰, 肖琦, 熊良锋, 曾鹏, 赵奎, . 考虑裂纹分形维数的平行黏结模型细观参数标定的神经网络模型[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 327-336. |
| [13] | 胡锦方, 杨启贵, 熊堃, 马刚, 程家林, 周伟, 常晓林, . 软岩筑坝颗粒的破碎特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 359-370. |
| [14] | 周长冰, 闫俊豪, 李小双, . 花岗岩热破裂裂隙动态演化特性数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 694-704. |
| [15] | 张科, 关世豪, 齐飞飞, 徐奕, 金克盛, . 冲刷作用下砂岩宏观力学特性及微观结构[J]. 岩土力学, 2024, 45(7): 1929-1938. |
|
||