壓力水-巖耦合作用下砂巖斷口微觀破壞機理

劉德峰，顏 肅

1.武漢工程大學資源與安全工程學院，湖北 武漢430074；

2.湖北省化學工業設計研究院，湖北 武漢430070

據統計，90%以上的邊坡事故、60%的礦井事故及30%～40%的水利水電工程均與水有關［1］。這是由于在水利水電、隧道及采礦等巖土工程建設過程中，短期或長期與水接觸，巖體工程材料的力學特性產生損傷劣化現象，尤其在壓力水作用下，更容易誘發工程破壞問題［2-4］。因此，研究水對巖石材料的損傷劣化機理，對于評估與預防相關巖土工程災害具有重要的理論指導意義。

關于水對巖石的損傷劣化機理，主要從微觀角度，借助先進的儀器設備研究不同實驗條件下巖石的微觀結構變化特征，許多學者取得了一些有意義的研究成果。Bieniawski［5］從微觀角度論述了巖石破裂機制，開啟了巖石微觀研究。Sprunt等［6］引進掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）技術，研究巖石破裂機理。隨后該技術被用于分析水-巖耦合作用損傷劣化機理，張安斌等［7］采用SEM設備分析了水對泥質粉砂巖微觀結構的影響，研究發現巖樣吸水引起顆粒晶體結構排列紊亂和膠結物溶解，從而影響泥質粉砂巖的物理力學性質。鄧華峰等［8］分析了水-巖耦合次數對層狀砂巖微觀結構的影響，指出水-巖物理和化學作用加速了顆粒間膠結物的溶解，增加了裂隙擴展率。朱珍德等［9］通過SEM對錦屏二級水電站引水隧洞大理巖破壞后的斷裂斷口進行觀察，分析斷口微觀形貌特征。劉長武等［10］通過SEM、X射線衍射儀、9310型微孔結構分析儀等先進設備，從微觀角度分析泥巖遇水后物理力學性質的變化規律；……