干濕循環作用對泥質板巖沖擊動力性質的影響

彭 鋒

(湖南華達工程有限公司,湖南 長沙 410076)

0 引言

泥巖、頁巖、粉砂巖等地質軟巖富含黏性土礦物成分，容易發生水物理化學反應，從而導致力學性質降低，即水環境下這些巖石通常會發生軟化反應，表現出強度和剛度降低的現象[1-3]。巖石軟化效應通常包括長期浸水條件下的力學性質軟化[4-6]和干濕循環條件下的力學性質軟化[1-11]。目前，干濕循環條件下的巖石力學性質軟化研究主要針對靜力性質，研究方法主要為單軸或三軸靜力抗壓試驗。例如，王輝等[8]結合單軸抗壓試驗數據研究了干濕循環作用對大理巖靜力損傷特性。郭要輝等[9]利用三軸抗壓試驗研究了干濕循環作用對不同圍壓下尾砂力學性質的影響規律。

對于泥巖、頁巖、粉砂巖等軟巖隧道的開挖工程，爆破是首要問題，它屬于沖擊動力問題[12]。考慮到干濕循環作用是影響軟巖隧道開挖效果的主要影響因素，開展干濕循環下巖石沖擊動力特性研究十分必要，可為實際工程中的爆破參數優化設計提供依據。由于試驗條件限制，以往很少有研究是針對干濕循環條件下的巖石沖擊動力學性質而開展的[13]。究其原因主要在于沖擊動力試驗對試驗條件要求比三軸或單軸靜抗壓等常規試驗高。例如，相比常規靜力試驗，沖擊動力試驗需要考慮試樣慣性的影響。隨著工程界對巖石沖擊動力性質問題的日益重視以及試驗技術的不斷發展，平面波發生器試驗[14]、輕氣炮撞擊試驗[15]和分離式霍普金森壓桿試驗(以下簡稱SHPB試驗)[12-18]逐漸成為研究巖石沖擊動力性質的主要方法，其中分離式霍普金森壓桿試驗最為常用。……