岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 588-600.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0230
贾朝军1,庞锐锋1,俞隽2,雷明锋1,李忠3
JIA Chao-jun1, PANG Rui-feng1, YU Jun2, LEI Ming-feng1, LI Zhong3
摘要: 冻融损伤岩石的劣化机制研究对于认识冻融灾害机制、灾变预测与寒区隧道防护体系设计具有重要理论意义。基于体积膨胀理论,建立了冻融过程中不可逆体积增加与冻融次数的关系方程,推导了冻融循环过程中圆柱形试样热量径向传递规律。考虑饱和试样冻融损伤过程,建立了基于离散元的岩石冻融损伤模型。开展了不同冻融循环次数的砂岩物理力学性质测试,通过应力-应变曲线及单轴抗压强度验证了该模型的有效性。在此基础上,分析了冻融循环过程中岩石试样中裂纹生长规律及层进式分布特征,研究了冻融-应力耦合条件下岩石试样裂纹扩展过程。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,裂纹的发育经历了缓慢增长、快速增长及趋于稳定3个发展阶段。裂纹数沿径向方向由内而外层进式增加,80%左右的冻胀裂纹分布在距离试样轴心10~25 mm的圆环柱区域内。当冻融次数小于80次时,裂纹数随距圆心距离的增加呈指数函数关系;当冻融次数大于80次时,裂纹数与距圆心距离呈对数函数关系。冻融循环过程中,试样内的破坏以拉伸破坏为主,岩石的冻融损伤过程受初始孔隙结构控制。
中图分类号: TU 457| [1] | 刘一鸣, 李振, 冯国瑞, 杨鹏, 白锦文, 黄炳雄, 李东, . 循环加卸载下裂隙砂岩声−热响应特征及前兆规律[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2773-2791. |
| [2] | 王炳文, 刘臣毅, 康明超, 李乾龙, 杨雷, 周森林, 钱垒. 考虑T 应力的非闭合裂隙岩体损伤机制及裂纹扩展研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2409-2420. |
| [3] | 李满, 辛昊哲, 刘先珊, 张帆, 胡大伟, 杨福见, . 基于修正相场模型的岩体混合模式破裂数值研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2600-2612. |
| [4] | 马鹏飞, 张艺晨, 袁超, 徐茂洲, 郭小雄, . 软弱层岩体间隔破裂现象的近场动力学方法模拟[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2296-2307. |
| [5] | 都海龙, 金爱兵, 秦文静, 商瑞豪, 王传江, 马赛, . 单轴压缩下水泥注浆煤岩力学性能及损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1521-1533. |
| [6] | 周建, 廖星川, 刘福深, 尚肖楠, 沈君逸, . 应用卷积近场动力学快速模拟随机裂纹扩展[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 625-639. |
| [7] | 王帅, 王豫徽, 王玲, 李佳祺, 赵梓皓, 庞凯旋, . 基于晶体模型的岩石孔隙结构与矿物组成对裂纹扩展影响机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(10): 3289-3301. |
| [8] | 张胜, 徐鼎平, 石汉明, 吴小刚, 易明尚, . 峰前循环扰动下的深埋花岗岩特征参数演化规律与损伤变量研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 73-87. |
| [9] | 刘宗祺, 陈曦, 崔柳生, 唐建彬. 直剪和双轴离散元数值试验中剪切带宽度的孔隙率场测量技术[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 742-750. |
| [10] | 韩勇, 李树忱, 袁超, 冯现大, 王修伟, . 单轴压缩下薄喷裂隙红砂岩力学性质与裂纹扩展特征分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2583-2594. |
| [11] | 张朝俊, 吴顺川, 储超群, 庞瑞, . 裂隙砂岩应变场演化与超声时移衰减特征研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1284-1296. |
| [12] | 张宪尚, 文光才, 朱哲明, 隆清明, 刘杰, . 冲击荷载下充填节理岩体I型裂纹动态扩展特性研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 396-406. |
| [13] | 王震, 朱珍德, 胡家豪, 周子玉, . 单向冻结粉质黏土已冻区分凝冰分布规律试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 407-416. |
| [14] | 江文豪, 冯晨, 李江山, . 考虑温度变化下三层复合衬垫中重金属污染物一维运移理论模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 417-432. |
| [15] | 魏明星, 朱永建, 任恒, 李鹏, 王希之, 王平, 唐成, . 三轴卸荷损伤砂岩单轴再承载力学特性及其破坏机制[J]. 岩土力学, 2024, 45(10): 3047-3057. |
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