煤炭科学技术

作者：宋勇军, 操警辉,

关键词：岩质边坡, 受荷冻融, 物理特性, 力学特性, 损伤模型,

寒区工程岩体长期承受冻融循环与荷载的共同作用，致使岩体力学性质劣化，极易引发各类地质灾害和工程事故。为真实再现寒区工程岩体在反复冻融过程中的力学响应特征，将岩石在受荷（0、15%σc、30%σc、40%σc，σc为岩样的平均峰值强度）状态下进行冻融循环，而后在此基础上开展力学特性研究。结果表明：砂岩质量损失率随冻融次数增大呈幂函数增长，且受荷水平越高质量损失率越大，最大质量损失为0.37%；受荷砂岩因冻融过程中两端面受端部摩擦力的长期作用，受扰动后极易出现岩石基质脱落现象。随冻融次数增加，岩样孔隙率呈幂函数增长、纵波波速呈指数函数衰减；砂岩在15%σc应力水平下冻融，其孔隙率增幅最缓、纵波波速降幅最慢，15次冻融循环后孔隙率增长6.00%，纵波波速衰减7.91%。岩样峰值强度和弹性模量与冻融次数呈负相关，冻融过程砂岩所受荷载水平对其力学特性影响较为显著，冻融早期受荷砂岩抵抗冻融作用的能力较强，而长期冻融循环作用下砂岩受荷水平越高抵御冻融作用的能力越弱；砂岩峰值应变与冻融次数呈正相关，砂岩冻融过程所受荷载水平对其变形特性产生明显的影响，受荷冻融岩样单轴压缩峰值应变小于无荷冻融岩样。运用损伤力学基本原理建立考虑受荷冻融及力学加载因素的分段损伤本构模型，模型与试验数据匹配度良好，能较好地适用于描述受荷冻融岩石加载损伤破坏过程。

来源：2024年第12期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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