三種不同粒徑砂巖的強度與破壞特征

宿 輝， 劉 闊， 王 翀， 白延杰， 程 方*， 隋智力

(1.河北工程大學水利水電學院， 邯鄲 056021； 2.河北工程大學河北省智慧水利重點實驗室，邯鄲 056021； 3.中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司， 北京 100024； 4.北京城市學院， 北京 100089)

巖質邊坡工程及深埋隧道工程經常面臨巖體的強烈開挖卸荷，這很可能在開挖擾亂的區域引起應力破壞危險，如巖體的拉動和剪切[1-2]。所以，對于大型水電項目和露天煤礦開采等重大項目，在選址時會考慮砂巖作為其地基或圍巖。巖石的強度及其變形特性構成了理論計算和施工工作的基礎[3]。因此，研究加載條件下砂巖的損傷和破壞情況意義重大。

近年來，眾多學者從不同角度對巖石力學行為進行了物理實驗研究和數值仿真實驗研究，主要集中在以下方面:①巖石的加、卸載特性方面，如在不同加載路徑[4]、加載速率[5-6]、荷載方向[7]下，巖石力學性能的變化規律；②對強度影響因素方面，如不同粒徑分布條件下弱膠結顆粒巖石的力學性質[8]、不同含水率條件下砂巖力學性能的變化[9]、尺寸效應對砂巖劈裂的影響[10]、大粒徑石塊分布對土石混合體穩定性的影響[11]以及砂巖在酸性環境干濕循環作用下的強度退化規律[12]等。

中外學者對巖石的各種力學和變形特性進行了大量的研究，但對于荷載條件下不同粒徑砂巖的力學性質和破壞特征的研究相對較少。鑒于此，現以黑岱溝露天煤礦邊坡為工程基礎，取當地3種不同粒徑砂巖進行單軸壓縮試驗……