气候变化下高寒区裂隙岩石破裂机制及致灾模式

摘要

气候变化下高寒区裂隙岩石受长期冻融循环作用而产生劣化，极易诱发边坡突发失稳.为分析其冻融循环作用下的破裂机制及相应的致灾模式，开展了高寒区现场破坏模式调查及不同裂隙长度的寒区花岗岩与石英砂岩冻融循环试验，借助声发射系统和应变测试系统分析了端部裂隙扩展全过程的声发射和微应变曲线变化规律，基于试验和理论讨论了灾害形成机制.结果表明：高寒区冻融作用下的裂隙岩石致灾模式包含冻胀型、融沉型、冻融循环型三大类.针对于广泛发育的冻胀型模式设计的岩石试验结果显示，随着冻融循环次数的增加，试样的裂纹均从裂隙端部垂直向下扩展，无偏转、次生现象，花岗岩试样初期裂纹扩展更为明显，但石英砂岩裂隙会更早贯通.花岗岩声发射计数突增现象前期出现多，后期出现少，最大微应变呈现台阶式增大现象.石英砂岩声发射计数前期趋于平稳，随冻融次数增多，计数频率迅速增加，最大微应变呈现由初期平稳变化到快速升高趋势.断裂力学分析表明冻融条件下裂隙岩体的扩展特征主要受岩性和裂隙长度的影响，因此高寒区灾害的形成受控于岩性和裂隙扩展.研究结果为寒区裂隙岩体破裂演化及致灾模式提供理论依据.

关键词

气候变化 / 冻融循环 / 裂隙扩展特征 / 断裂力学 / 致灾模式 / 工程地质学