摘要：砂岩质石窟寺在冻融循环作用下,会引起不同程度的风化病害。以甘肃北石窟寺为研究对象,以所处赋存环境的多因素变量耦合关系为依据,在多场耦合实验室开展降雪-温差条件下的大尺寸砂岩风化模拟试验。结果表明,反复的降雪-温差作用下,在微观上,冻胀消融使得砂岩表现出表层砂岩胶结物几乎全部消失,内部砂岩胶结方式以接触式为主以及孔隙增多增大的劣化特征;宏观上,呈现出水分入渗深度增大、损伤区域及损伤程度逐步扩展,并伴随着起翘脱落、变色加深、裂隙发育的表观现象,力学上,表现为强度逐渐降低的趋势,并根据不同岩性砂岩划分出5类响应敏感区域,揭示了降雪-温差作用下砂岩的渐进累计风化机制。

摘要：砂岩相似模拟试验在矿业、土木等领域中应用广泛,为确定砂岩相似材料的配比方案,应用正交设计方法,以河砂/重晶石粉、石膏/水泥、胶结材料/骨料的质量比设置3因子3水平正交试验,对不同配比的试样开展单轴抗压试验、环剪试验,测得每组配比的抗压强度、黏聚力、内摩擦角,研究各参数与正交设计3因子之间的变化规律。基于测试数据,得出以下结论:(1)砂岩相似材料的应力-应变曲线与一般岩石的规律基本相同;(2)对单轴抗压强度起主导作用的是胶结材料与骨料比,试样破坏形态以拉伸-剪切复合失效为主;(3)对黏聚力和内摩擦角起主导作用的是胶结材料与骨料比,环剪试样破坏后发生脆性断裂,且伴有碎石脱落。研究提供了9种相似材料设计配比,可根据需要选择合适的相似材料。

摘要：深部煤炭资源开采常面临复杂的赋存及采动力学环境,冒顶等灾害事故风险激增。顶板拉破坏是其中一个重要诱因,故亟需深入探究顶板岩石拉伸破坏力学特性及损伤演化规律。通过开展顶板砂岩单轴直接拉伸试验和全过程同步声发射测试,探究了砂岩的直接拉伸力学特性和声发射时空演化特征,对比分析了顶板砂岩与煤的直接拉伸破坏差异性过程规律,同时发展并对比验证了煤岩拉伸全应力应变损伤本构模型。结果表明:1)顶板砂岩平均直接抗拉强度为5.01MPa,约为煤体直接抗拉强度的7.6倍;顶板砂岩直接拉伸力学参数变异性强,反映出砂岩易产生破坏局部化而导致顶板拉破坏。2)砂岩在直接拉伸峰后的弹性能释放速率显著高于煤体,表现出明显的脆性特征。3)声发射空间定位演化分析揭示了顶板砂岩不同拉伸加载阶段的微裂纹扩展与空间集聚成核过程机制,同时发现峰值应力前仅有少量随机分布的微裂纹产生,主要发生基质的弹性变形;峰值后应力下降20%时,微裂纹局部化,此后宏观裂纹出现并快速扩展,直至破坏。4)构建了基于声发射特征参数的煤岩拉伸损伤本构模型,砂岩和煤的直接拉伸和声发射试验数据的验证显示其具有良好的拟合效果,可较好地表征岩石在直接拉伸作用下的峰后应变软化特征。研究成果对巷道支护结构设计优化,以及煤矿灾害防治具有重要指导意义。

摘要：内蒙古自治区准格尔旗境内的浅地表存在大量块状砂岩,因该层砂岩强度大,可作为桥梁扩大基础的持力层。砂岩的力学强度除与其风化程度有关之外,还受胶结作用、成岩时代、节理方向等因素共同影响。为研究砂岩的力学强度,对内蒙古自治区准格尔旗境内地表20 m深度范围内的900余个中风化砂岩样品进行了饱水抗压试验,并对试验结果进行了数理统计分析。结果表明:由于胶结物的不同,砂岩强度由大到小依次为硅质砂岩、钙质砂岩、泥质砂岩,本次试验中,上述三种胶结作用形成的中风化砂岩饱水抗压强度中值分别为15.1 MPa、3.8 MPa、1.0 MPa。成岩时代越早,砂岩的饱水抗压强度越大,本地区二叠系、三叠系上统、三叠系下统、侏罗系砂岩的饱水抗压强度中值分别为11.1 MPa、7.1 MPa、3.4 MPa、1.0 MPa,且发现同一地质时代下的砂岩强度离散性大。另外,砂岩的抗压强度随层理角度的增大而迅速降低。砂岩饱水抗压强度受上述三种作用共同控制,本次试验结果统计的砂岩强度值,可以作为准格尔旗境内砂岩地基场地构造物设计的参考。

摘要：云冈石窟在降雨的反复作用下处于干湿循环的状态,其力学性质受到不同程度的劣化,将直接影响到石窟区砂岩的强度变形。以砂岩为研究对象,设计并进行不同溶液及干湿循环试验,建立宏观损伤统计本构模型,并结合SEM扫描电镜对细观结构损伤进行研究。研究表明:砂岩在干湿循环作用下,酸性环境对砂岩的劣化作用相对于中性环境更大;干湿循环初期发生劈裂破坏,后期逐渐演变为劈裂破坏和剪切破坏的结合;微观结构上均遭到一定程度的破坏,但酸性环境更明显。此研究为不同环境干湿循环作用下砂岩类文物的保护修复指导工作提供了理论依据,对于深入认识云冈石窟劣化损伤机理具有十分重要的意义。

摘要：为研究北部湾一桂北—级公路岩质边坡砂岩承载力学特性,文章结合高、低温物理环境因素影响,设计开展了砂岩试样的力学加载与声发射实时监测试验。结果表明:高、低温物理作用的差异性会改变试样应变发展方向,产生两种截然不同的应变趋势特点;高、低温物理作用时的温差会削弱试样承载能力,特别是在温差超过100℃后尤为显著;高、低温交替作用对应变趋势影响较小,当交替作用愈强,试样承载应力愈低,且围压对此种削弱效应影响较小;在高、低温物理作用下,声发射振铃累计数在峰值应力点前具有增幅节点差异,而在交替作用下,声发射平静期时序长短各有不同;基于声发射技术,可对工程岩质边坡进行稳定性监测,预判边坡失稳节点。研究结果可为砂岩基础力学试验分析及声发射细观特征探讨提供参考。

摘要：文章阐述了中兰铁路香山隧道在新近系富水弱胶结砂岩地层中的施工问题,特别是关于超前地表深井降水的效果和后续改进策略。在深井降水后,洞内的含水率和渗水情况得到了显著改善,基岩裂隙水明显减少,围岩表现出较好的自稳性,并基于实际施工和观测数据,对深井降水效果进行了评估。为了确保降水效果并进一步加强砂岩稳定性,提出了一系列改进措施,建议采用技术和材料上的创新策略,并强调了建立高效监测体系的重要性。

摘要：砂岩广泛分布于中国山岭地区,隧道经常修建于山岭砂岩地层中,在隧道施工和运营过程中,隧道围岩容易受到高温和酸性溶液的共同影响。本文通过开展单轴压缩试验和计算机断层扫描试验,研究了高温和酸性溶液作用下砂岩的能量演化规律和破坏特征,分析了不同条件下砂岩的抗压强度、弹性应变能密度、耗散能密度、破坏模式及裂隙分布特征。结果表明,高温和酸性溶液对砂岩的能量分布和破坏模式有显著影响,且在不同阶段对砂岩的破坏模式和裂隙分布特征的影响各有差异,高温对砂岩能量分布和破坏模式的影响比酸性溶液对其影响更为明显;此外,砂岩的弹性应变能及耗散能与破坏特征呈明显的线性关系。本研究可以为复杂高温条件下隧道设计及施工和相关隧道工程的稳定性提供理论依据。

摘要：为研究高温与尺寸效应耦合作用下的砂岩巴西劈裂特性,分别对经过25、200、400、600、800和1000℃高温处理后的标准砂岩试件进行巴西劈裂室内试验,并基于颗粒流软件开展不同尺寸高温砂岩巴西劈裂数值模拟,研究砂岩巴西劈裂强度及其劣化规律、孔隙率增加相对于裂纹扩展贯通的滞后性规律.研究结果表明:(1)在25~1000℃的温度范围和50~100 mm的直径范围内,温度与尺寸效应对砂岩巴西劈裂强度均有显著影响,且尺寸效应影响程度更大.在加热过程中,由于岩石内部首先发生热膨胀,然后在热应力作用下产生损伤,因此砂岩劈裂强度先有所增大,在400℃之后持续降低,劈裂强度下降约34.66%~35.10%;随着尺寸增大,岩石内部积聚的能量释放产生大量微裂隙,导致砂岩试样劈裂强度降低,下降约55.61%~56.99%.(2)砂岩巴西劈裂强度劣化幅值与其直径之间满足负指数函数关系,可用于预测不同尺寸高温砂岩的巴西劈裂强度.(3)砂岩在巴西劈裂过程中的孔隙率增加相对于裂隙扩展贯通滞后的荷载差值随温度升高以及尺寸增大而增大;考虑两因素的耦合作用,尺寸效应对荷载差值的影响程度随温度的升高而降低,温度对荷载差值的影响程度随砂岩尺寸的增大而降低.研究成果对火灾后顶板维护,初步预测顶板强度具有一定参考意义,也可为核废料处理、地热资源开发和深井工程等涉及高温和尺寸变化的岩体工程设计提供有益参考.

摘要：通过分析南宁地区红层泥岩在干湿交替环境下表现出的膨胀性,对比分析风化前后泥岩层膨胀性变化,依托南宁轨道交通工程,选取古近系、白垩系等不同时代的弱风化红层泥岩、风化层作为研究对象,对南宁地区红层泥岩及风化物膨胀性对基坑、边坡、道路工程的稳定性和安全性影响进行研究。