空隙特征对砂岩水致劣化规律的影响

针对南京秦淮东河开挖后的稳定性问题,选取黄马青组（T2h）砂岩为研究对象,对砂岩在吸水-干燥循环条件下的单轴抗压、抗拉特性进行试验研究。考虑到未来边坡运营过程中水的影响,试验时分别考虑自然吸水和饱和吸水两种情况。根据试验结果对所研究砂岩的空隙特征、水致劣化特征和劣化机制进行了详细分析。随着吸水-干燥循环次数增加,岩石的抗压、抗拉强度和凝聚力均呈劣化趋势,说明循环次数的增加对岩石的损伤有累积作用。岩石自然吸水条件下（小开空隙未进水时）强度和弹性模量下降速度较慢,而饱和吸水条件下（开空隙被水充满时）强度和弹性模量下降速度较快,表明岩石中小开空隙对岩石的劣化效果显著。微观结构分析结果表明,随着吸水-干燥循环次数增加,岩石中空隙率增大。结合抗剪强度特征分析认为,干-湿循环导致岩石的黏结强度不断下降,而摩擦强度变化较小,表明黏结强度劣化是岩石水致劣化的主要原因,干-湿循环导致水-岩反应,岩石颗粒胶结物发生松散,边缘发生开裂,宏观上表现为岩石劣化。该研究成果对于新开挖河道边坡稳定性分析具有较大的参考价值,为河岸边坡的长期稳定性分析提供了依据。     

南京秦淮东河黄马青组(T2h)砂岩水致劣化特征分析

南京秦淮东河新开河道在铜家山地段穿越黄马青组（T₂h）砂岩,形成高度最大达70 m的高边坡。根据现场调查和钻探结果,在近地表处,岩石中裂隙发育,岩体完整性差,而在深部,根据钻孔取芯结果,岩体中结构面胶结强度高,岩体完整性好。钻孔取岩芯样进行干湿循环试验发现,样品在干燥-饱和循环条件下,一般循环5次以上就易发生崩解,而在自然吸水-干燥循环条件下,循环20次以上仍可以保持完整。分析认为,岩石中小开裂隙发育。根据扫描电镜（SEM）对微观结构分析结果发现,饱和条件下,岩石中小开裂隙进水后导致结构面胶结物软化,并可能造成岩石开裂、吸水膨胀,即水对岩石的劣化作用是物质软化和岩石结构破坏的双重机制;而在自然吸水条件下,小开裂隙中未进水,水对结构面的软化作用较小。矿物分析结果表明,岩石中含有较多的黏土矿物,是导致岩石浸水软化的重要原因。经过干湿循环后,岩石波速下降、致密程度降低,塑性特性增强。多次循环后岩石的单轴抗压强度和弹性模量均呈明显下降趋势,岩石破坏时的变形量随循环次数增大而下降,岩石的孔隙压密和弹性变形过程逐渐消失,加载后迅速进入塑性变形阶段,且破坏速度加快。