軟巖滲流-化學-損傷軟化過程中能量耗散機制

摘要：紅層軟巖具有遇水軟化特性,在降雨條件下滲流、化學、力學損傷等多效應綜合作用造成工程地質災害,是巖土工程界廣泛關注的熱點和難點問題之一。基于能量耗散原理,研究了軟巖軟化過程中的滲流、化學、損傷效應,提取了主要的滲流、化學、損傷能量變量,討論了滲流-化學-損傷效應對軟巖軟化過程的作用以及能量耗散的機制,結合軟巖三軸試驗分析了能量耗散過程。結果表明:在滲流-化學-損傷效應共同作用下,水在軟巖中形成滲流,滲流的作用加速了軟化進程;軟巖與滲流之間的化學作用加速了裂隙-孔隙損傷的發展;軟巖裂隙-孔隙損傷的發展反過來促進了滲流及化學的作用。從能量角度來看,軟巖軟化后可承受的極限應變能量減少,滲流提供了能量同時也通過化學效應消耗了軟巖自身的能量,降低了強度并引發損傷,因此,軟巖軟化的過程是一個能量耗散的過程。在此過程中,滲流、化學、力學損傷等能量的漲落及耗散、物質交換、非線性正反饋作用,使得軟巖經歷從平衡態到非平衡態相變,最終軟化破壞形成了耗散結構。