低溫凍結狀態(tài)下巖石的變形特性及力學行為研究

席新林

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司, 甘肅 蘭州 730000)

中國存在廣大的寒冷地區(qū),冬季巖石的表層凍結現(xiàn)象極為常見.隨著大量工程建設在一帶一路沿線的國內外地區(qū)開展,極低溫高寒地區(qū)的建設活動必須考慮巖石的凍結問題[1-2].研究不同低溫下凍結巖石的力學特性具有重要工程意義[3-6].在鐵路工程建設中,線路需要穿越各種不良地質體[7],在高寒地區(qū),巖石在低溫下的力學性能是關鍵指標之一.比如在青藏地區(qū)的鐵路建設面臨大量的低溫凍結條件下的不良地質現(xiàn)象[8-9],嚴重影響鐵路工程的建設與運營.

目前關于水對未凍結狀態(tài)巖石的強度、變形特性的影響已有較多的研究.研究表明，如果含水量升高,瞬時強度和楊氏模量、蠕變強度和疲勞強度等長期強度會下降.而關于凍結狀態(tài)下巖石的強度和變形特性的研究則相對較少,更多的研究主要集中在凍土方面[10-13],及對干燥巖石試樣和飽和巖石試樣進行單軸壓縮試驗和壓裂拉伸實驗.

PARK等[14]在-160～40 ℃的條件下測試了巖石的單軸抗壓強度、抗拉強度等,發(fā)現(xiàn)隨著溫度降低巖石的力學性質呈增強的趨勢,同時橫向對比發(fā)現(xiàn)這一規(guī)律在含水巖石比干燥巖石上表現(xiàn)更為明顯.楊更社等[15-16]研究了凍結飽和砂巖的三軸實驗強度,得出低溫下飽和砂巖的物理力學參數.張辛亥等[17]通過低溫條件下煤巖力學實驗,得到隨著溫度的降低煤巖的破壞方式呈脆性破壞特征.張叢鋒等[18]通過凍……