重庆涞滩红层砂岩蠕变特性颗粒离散元模拟OA北大核心

我国川渝地区石窟寺分布广泛。关键受力岩体的蠕变破坏是石窟寺面临的主要问题之一,尤其是在酸雨等环境腐蚀作用下,岩石细观结构的损伤会加快其蠕变破坏的速度。为了研究红层砂岩的蠕变特性,以重庆市涞滩二佛寺红层砂岩为研究对象,基于饱水和酸腐蚀状态下的砂岩三轴压缩蠕变试验,利用颗粒流PFC软件,在微细观角度通过对水化学作用下砂岩的蠕变特性进行分析,并在平行黏结模型的基础上应用等效晶质模型(grain-based model,简称为GBM),结合应力腐蚀模型(parallel-bonded stress corrosion model,简称为PSC)对考虑岩石微观结构的时效性变化特征进行颗粒离散元模拟。结果表明:低应力驱动比下,饱水试样会产生更大的损伤,在较高应力驱动比时,酸腐蚀试样损伤更高;酸腐蚀试样临界应力驱动比为0.102 6,饱水试样临界驱动应力比为0.255 9,水化学作用下砂岩的亚临界裂纹扩展在很低的应力水平便会开始;应力驱动比的改变对岩样的稳态蠕变速率的影响是指数级的,几乎是相差0.1就会产生10倍以上的速率变化;酸腐蚀试样和饱水试样能量耗散速率远大于干燥试样;水环境的软化作用会使得岩样的宏观裂纹易于贯通,且贯通断裂面抵抗外力变弱,更加有利于能量释放;饱水试样对晶体边界即矿物胶结物的影响较大,晶间剪切裂纹比例较高,而酸腐蚀试样对矿物本身也会产生较大的影响,使得晶内的拉伸裂纹数目增加。研究结果可为工程岩体长期稳定性的评价提供参考依据。