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随着我国西部建设的战略推进,高速公路建设成为中西部贯通发展的重要桥梁和纽带,在我国中西部地区二叠系、三叠系和泥盆系地层中广泛分布炭质页岩,由于炭质页岩层理发育明显、易软化崩解等特性,使得沿线边坡极易失稳,造成滑坡等灾害;因此,论文从炭质页岩在冻融循环作用下的蠕变损伤进行综合分析,通过岩石试验和理论研究,考虑多因素综合影响的炭质页岩损伤规律,建立了冻融循环作用下炭质页岩蠕变损伤理论模型,为炭质页岩边坡稳定性研究提供理论依据,通过研究取得如下成果:(1)通过X衍射试验分析炭质页岩矿物组成,并对冻融循环作用下的炭质页岩水理特性和力学特性进行研究,研究表明:炭质页岩中含有较高的亲水性矿物蒙脱石、伊利石是造成岩石易风化崩解的主要因素,随着冻融循环次数的增加,炭质页岩质量损失率和体积增长率相应增加,其力学强度参数不断劣化。(2)通过扫描电镜研究炭质页岩结构劣化,研究表明:随着冻融次数的增加,岩石试样表面出现少量微孔隙和薄片状碎屑,岩石微孔裂隙随着冻融次数的增加逐渐加深;通过电镜扫描灰度图像二值化定量分析可以发现:随着冻融循环次数的增加,炭质页岩试样表观损伤区面积占总面积的之比增加,岩石表观损伤呈现显著的增长趋势。(3)冻融循环作用下的核磁共振试验分析得到:岩石试样孔隙度随冻融次数的增加而增加,孔隙半径也相应扩大,小孔径孔隙占比始终保持在较大值;通过伪彩处理图像得到:岩石试样初始孔裂隙较为发育,随着冻融次数的增加孔裂隙呈现扩张的趋势,岩样损伤随着冻融循环次数的增加愈加显著。(4)通过炭质页岩压缩蠕变试验,建立反映不同应力与时间效应的蠕变损伤方程,研究表明:炭质页岩试样在各级应力作用下表现出显著的瞬弹性和粘弹性特性,随着应力和作用时间的增加,岩石蠕变损伤非线性特性明显。(5)基于岩石流变损伤力学理论建立冻融循环作用下的炭质页岩蠕变损伤模型,研究表明:冻融循环作用下炭质页岩轴向应变值随着冻融循环次数、应力和时间的增加而增加,且岩石力学性质劣化明显;建立的蠕变模型能够很好的反映模型参数随着冻融循环次数、应力和时间的增加而劣化的现象。