强震与溶液浸泡次序作用下钙质胶结砂岩力学响应试验研究

5.12汶川地震造成重大损失，其中约有三分之一是次生地质灾害引起的，强震后岩质边坡在水浸泡情况下的失稳就是典型的地震次生灾害。同时，如何评估长期处于库水浸泡中的坡体在强震来临时的稳定性，是维护库岸边坡安全运营的关键问题之一。现阶段在解决上述问题过程中岩体参数的选取大多依靠经验和少量试验数据，缺乏系统的试验和理论支持。针对此，选取溶液浸泡下岩性劣化明显的钙质胶结砂岩，拟运用RMT-150c岩土力学试验系统、数显PH计等现有设备，用循环载荷模拟特定地震波，结合室内浸泡试验和董箐水电站边坡的现场试验，最终获得特定地震波作用后钙质胶结砂岩在溶液浸泡条件下损伤随时间累计甚至解体的规律及该岩样在一定溶液浸泡条件下遭受特定地震波时的破坏规律,并基于数值模拟结合工程进行分析。此外，还将得出该岩样在加载频率、波形等多因素影响下的的损伤累积规律，对循环载荷下的应变速率预测及水岩化学作用的时间尺度理论进行完善。

本文在原岩试验、数值模拟和理论公式推导的基础上，进一步充实完善岩体力学理论和方法对复杂环境下岩质边坡稳定性分析中几个关键问题进行了相关研究。基于四种主要的方法：能量分析方法，时间效应分析方法，基于有限元的分析方法，对岩体不同的赋存环境进行研究，赋存环境的主要变化因素包括：不同的载荷形式、酸性溶液环境、动水环境。.　　　本文以解决上述研究方法和领域存在的关键问题为主线，取得了如下研究成果：.　（1）循环载荷和恒载条件下岩体力学响应的研究成果：.　　　①提出动态泊松比和表观弹性模量的概念，用滞后现象解释了即时泊松比和弹性模量可以比静态参数增大数倍甚至出现负值的试验现象。.　　　②提出两个滞后效应引起的能量损失度量参数：加载中损失的弹性变形量，卸载过程的弹性能转换率。给出不同长细比、浸泡前后、不同波形的滞后效应和不同能量转化过程的定量分析。.　　　③提出，提出应变速率预测公式.　　　④提出蠕变中不但包含不可恢复的塑性变形，还包含可恢复的弹性变形量。相同的持荷时间下出现的可恢复的蠕变弹性变形量是一常量，经过一次短期蠕变和循环加载试验就可测得该量值。.　　（2）酸性溶液浸泡试验的研究所得结论如下：.　　　提出岩体化学反应时间尺度的概念，并给出相应的试验量测分析方法。指出用较高的浓度可以在较短时间内对低浓度的反应速度（用H离子物质的量变化量表征）和低浓度溶液在较长时间内的化学侵蚀效果做出模拟。.　　（3）加卸载和浸泡的耦合分析所得结论如下：.　　　①化学损伤模型的分区中，将岩样分为脱落区、渐进损伤区和无损区。.　　　②分别用数值模拟和试验照片分析了浸泡中的均化效应与应力应变局部化效应，指出浸泡过程中两种效应均有发生。.　　　③通过能量分析认为：各部分能量分区面积中，循环破坏时对应的塑性能面积最为恒定，受孔隙率和参数变化的影响最小。.　（4）渗流场试验的研究分析中分别研究了不同围压值，不同轴压值、不同加载路径、不同填充物粒度、不同原岩裂纹等因素影响下渗流量的变化规律。