盐度-温度对内蒙古砒砂岩断裂行为耦合作用机理

摘要

低温、矿化流体耦合下砒砂岩断裂力学特征对于内蒙古黄河岸坡岩体稳定性具有关键影响。利用半圆盘三点弯曲加载(semi-circular bending, SCB)对内蒙古准格尔旗砒砂岩在常温、低温条件下断裂行为进行试验研究，研究表明：相同盐度下液氮制冷后砒砂岩试样断裂载荷和断裂韧度显著下降，同等温度下试样断裂载荷和断裂韧度随浸泡流体盐度增大线性升高；液氮制冷后砒砂岩试样断裂全程能耗显著低于常温条件下试样，随浸泡流体盐度增加砒砂岩试样断裂能耗呈指数上升；液氮制冷后砒砂岩试样断裂速率远高于常温试样，随盐度增加砒砂岩断裂速率呈现出对数下降趋势；砒砂岩试样断裂韧度、断裂功及断裂速率损伤变量随盐度增大趋近于零，盐度对本区砒砂岩断裂行为影响显著。结合试样断口分析认为常温下砒砂岩内部盐度增大形成结晶(盐敏)效应提升了岩石在外载下的断裂效率，而低温环境砒砂岩内部含盐度增加反而削弱了冰劈效应。

关键词

砒砂岩 / 断裂韧度 / 含盐流体、低温环境 / SCB断裂试验 / 岸坡稳定性 / 内蒙古黄河段

基金资助

国家科技重大专项资助项目(No.2016ZX05067001-007); 内蒙古自治区科技计划资助项目(No.2020GG0317)