冻融环境下基于声发射的砂岩各向异性劣化机理分析OACSTPCD

在冻融环境下,层理岩石的破裂对寒区工程稳定性存在一定的威胁,容易发生工程事故。将平行、垂直层理砂岩在0,20,40,60次冻融循环处理后,进行了单轴压缩和声发射试验,研究了不同层理砂岩的力学性质和岩石变形破坏过程中声发射特征参数的变化情况。结果表明:随着冻融作用的加强,两组试样的纵波速度都逐渐变小,孔隙率逐渐变大;平行组试样的抗压强度下降比例和应变增大比例都大于垂直组试样,说明平行组试样的劣化程度高于垂直组试样;两组不同层理砂岩在冻融循环作用下的声发射振铃计数演化曲线趋势变化一致,可分为三个阶段:平静阶段、阶梯式增长阶段、骤增阶段。不同层理方向的砂岩单轴破坏模式不同。平行组试样声发射b值变化呈倒“V”型,而垂直组试样声发射b值变化呈正“V”型,基于RA-AF值变化特征表明平行层理黄砂岩基本以拉伸破坏为主,而垂直层理砂岩在未处理时以拉伸破坏和剪切破坏为主,在60次冻融循环处理后,也以拉伸破坏为主。研究成果为寒区岩土工程的安全评估提供科学依据。