周期性饱水作用对饱和砂泥岩混合料抗剪特性的影响研究

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砂泥岩混合料常作为主要建筑填料运用于三峡库区岸坡填方工程,库水位升降必然使得砂泥岩混合料经受周期性饱水作用。周期性饱水作用使得砂泥岩混合料抗剪强度降低、变形增大,可能影响结构的安全使用。研究周期性饱水对砂泥岩混合料抗剪特性的影响,对于解决砂泥岩混合料在涉水工程中的运用,具有重要的科学意义和工程价值。本文依托国家自然科学基金项目(No.51479012)“周期性饱水砂泥岩混合料的劣化机理及其演化过程”开展研究工作。通过砂泥岩混合料三轴剪切试验,查明周期性饱水作用对饱和砂泥岩混合料抗剪特性的影响,具体的研究方法和成果如下:  (1)通过砂岩和泥岩的单轴压缩试验,得到了天然状态下泥岩和砂岩的单轴抗压强度,弹性模量,砂岩和泥岩单轴压缩试验中均呈脆性破坏,破坏面贯穿于整个试样,且破坏面与竖向都有一定的夹角,砂岩的破坏面相对于泥岩更明显。  (2)通过三轴剪切试验,得到了周期性饱水作用对不同试样特征砂岩料和砂泥岩混合料抗剪强度和变形的影响。根据试验结果总体而言砂泥岩混合料偏应力峰值随着干密度、颗粒级配的增加而增大,随着泥岩颗粒含量的增大而降低;体积应变峰值随着干密度、颗粒级配的增大而减小,随着泥岩颗粒含量的增大而升高;周期性饱水循环过程中轴向应变增量随着干密度的增大而减小,随着泥岩含量的增大而增大;体积应变增量随着干密度、颗粒级配的增大而减小,随着泥岩含量的增大而增大。  (3)根据周期性饱水作用对不同试验条件下砂岩料和砂泥岩混合料抗剪强度和变形的数据分析,总体而言砂泥岩混合料偏应力峰值围压、应力水平的增大而升高,随着周期性饱水次数的增加而降低;体积应变峰值随着围压的增大升高,与应力水平和周期性饱水次数无明显变化规律;周期性饱水循环过程中应变增量(轴向应变增量和体积应变增量)随着周期性饱水循环次数、围压、应力水平的增加而增大,砂岩料和砂泥岩混合料试样主要呈剪缩破坏,少部分呈剪胀破坏。  (4)通过砂泥岩混合料的颗粒筛分结果得到,周期性饱水作用下不同试样特征的砂岩料的颗粒破碎率Bg随着干密度增大而增大,随着颗粒级配的增大而减小;不同试验条件下砂岩料和砂泥岩混合料的颗粒破碎率Bg随着周期性饱水循环次数、围压、应力水平的增加而增大。总体而言掺入20%泥岩颗粒后的所形成的砂泥岩混合料在本文所研究的条件下的颗粒破碎率比砂岩料高。
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