不同溫降速率下巖石凍融特征研究

摘要：研究目的:川藏鐵路橫穿青藏高原東南緣地形急變帶,是迄今為止人類歷史上最具挑戰性的鐵路建設工程之一,在高緯度、高海拔等氣候惡劣的地質環境條件下,極端的氣溫變化極易誘發路基和邊坡變形。本文通過開展3種溫降速率下干燥與飽水巖石的凍融循環應變試驗,研究不同溫降速率下巖石的變形特征,分析單次與多次凍融周期的應變-時間曲線、干燥與飽水巖石凍融應變的對比特征以及飽水巖石的凍脹機理。研究結論:(1)干燥巖石在凍融過程中,溫降速率越快,在冷縮階段和熱脹階段微應變變化得越快,3種溫降速率下的殘余微應變曲線基本一致,隨著凍融循環次數的增加呈線性上升趨勢,冷縮變形與熱脹變形也隨著凍融循環次數的增加而增大;(2)飽水巖石在凍融過程中,溫降速率越快,殘余微應變越大,微應變曲線上升越明顯,凍脹幅度與融縮幅度也相應越大,且兩者隨凍融次數增加的變化規律大致相同;(3)通過干燥與飽水巖石凍融應變特征的對比分析可知,溫降速率是影響孔隙中水冰相變的一個重要因素,結合對不同溫降速率下飽水巖石凍脹機理的分析,歸結出與試驗結果相吻合的變形規律;(4)本研究結果可為寒區鐵路工程中巖體變形規律的認知提供參考。