湿热力作用下粉砂质泥岩开裂特性研究

摘要

为探究湿热力作用下粉砂质泥岩的开裂特性，开展裂隙演化试验，得到湿热力单因素及多因素耦合循环作用下粉砂质泥岩的裂隙演化规律，同时利用X射线衍射、扫描电镜研究其微观结构变化特征，分析宏观和微观试验结果关联性，揭示湿热力作用下粉砂质泥岩裂隙扩展机制.研究结果表明：粉砂质泥岩裂隙发育表现为增长-平缓趋势；在单因素循环作用中，湿度循环（浸水～烘干）最易造成粉砂质泥岩开裂，温度循环（5～60℃）次之，荷载循环（0～50 kPa）最弱；在多因素耦合循环作用中，裂隙发育程度排序为：湿热力>湿热>湿力>热力，验证了湿度循环致裂性最强的结论 .湿热力耦合循环作用15次后裂隙率达0.92%，裂隙条数增至30条，平均长度延伸至60.58 mm，而平均宽度稳定在0.47 mm左右.孔隙率与裂隙率的灰关联度最大，为0.813，即微观结构变化中孔隙发育与裂隙扩展的关联程度最大.湿热力耦合循环作用中，湿度循环引起黏土矿物晶层间距变化，导致颗粒破碎、孔隙扩张形成微裂隙，温度循环使试样产生差异性热应力、水分分布，促使微裂隙发育贯通，荷载作用增加尖端应力，最终导致裂隙网络形成.

关键词

边坡工程 / 粉砂质泥岩 / 湿热力作用 / 裂隙发育 / 微观结构

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52078066,52078067,52378440）; 湖南省自然科学基金杰出青年基金项目（2023JJ10045）; 长沙市杰出创新青年培养计划（kq2305023）; 桥梁工程安全控制教育部重点实验室（长沙理工大学）开放基金资助项目（15KB01）