冻融循环对砂岩抗拉强度、声发射及破裂形貌的影响OA

【目的】揭示冻融循环作用对砂岩抗拉强度、声发射特性及破裂形貌的影响规律,为寒区岩土工程建设提供基础依据。【方法】以红砂岩和黄砂岩为研究对象,对0、10、20、30、40次冻融后的试样进行巴西劈裂、声发射实时监测试验,并对劈裂面进行三维激光扫描,对比分析两种砂岩冻融损伤后的抗拉强度、声发射特征参数和劈裂面形貌的变化规律。【结果】(1)两种不同砂岩的抗拉强度随冻融次数的增加均呈指数函数下降,40次冻融后红砂岩和黄砂岩的抗拉强度分别下降41.2%、38.4%;(2)冻融损伤导致红砂岩与黄砂岩的峰值劈裂能量分别呈二次函数、指数函数下降;(3)分析声发射RA-AF的破裂类型可知,红砂岩在20次冻融后拉伸破裂占比减少,黄砂岩在30次冻融后拉伸破裂占比增加;(4)随着冻融循环次数的增加,两种不同砂岩试样的声发射实时b值陡降点提前,表明冻融促进了砂岩劈裂破坏;(5)随着冻融循环次数的增加,两种不同砂岩的粗糙度指标(坡度均方根、结构函数)和分形维数均呈上升趋势。【结论】随着冻融循环次数的增加,岩石的抗拉强度持续下降。研究结果对揭示岩石的冻融损伤特性具有重要参考价值。