干湿循环作用下兰坪铅锌矿砂岩力学参数劣化研究

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因部分矿山边坡岩体在雨后容易发生软化和崩解,降雨和蒸发不断循环作用,岩土体在这种循环作用下劣化的程度比一直泡在水里岩更严重,由于这种劣化作用,矿山岩土体的岩石力学参数是随着外界的影响不断发生变化的。这种损伤是逐渐累积的,虽然单次的效果并不明显,但长时间的积累也会引起很大的损伤积累,这种损伤积累到一定程度后就会达到矿山边坡岩土体的临界状态,岩土体从而发生破坏。所以就需要研究干湿循环作用下岩石力学参数的劣化。岩石在宏观上的劣化表现为强度的降低,对于强度的研究可以进行单轴试验,三轴试验,抗剪试验,微观上的劣化则是产生了更多微观的裂隙和孔隙,质量损失、体积变化和吸水率等都可以反应微观劣化。一般我们测单轴抗压强度都是在现场取回岩块,然后加工成标准的试样,再在室内进行单轴试验得到的,对岩体进行质量评价就可以得到RMR值,有了这个值就可以利用霍克—布朗强度准则进行强度折减,这个准则是可以把岩块力学参数进行折减修正,就可以得到一个大致的力学参数,并且因为做剪切试验所需时间长,费用高,所以干湿循环作用岩石力学参数的劣化研究,只需要选取代表性的单轴抗压强度就可以,所以研究宏观劣化本文主要研究单轴抗压强度。为了研究方便本文就只选取了一种反应微观劣化的指标来研究,岩石试件的吸水率可以反应孔隙和裂隙的发展程度,所以对于研究微观劣化的研究,进行了吸水率试验。这次研究所需要的试样是在云南省的兰坪金顶铅锌矿北厂露天采场取的,取回来的样品加工成标准的试样,在做干湿循环试验的同时,就会测不同阶段试件的吸水率,为了观测干湿循环后试件的力学特性和变形破坏规律,就需要做单轴抗压试验,通过对数据的整理得到相应的关系图。通过试验测得的单轴抗压强度,利用PFC2D数值模拟软件,分析其微观变化情况。最后综合分析了干湿循环作用下试样的损伤机理,为以后该矿山边坡稳定性研究供一定借鉴意义与参考价值。本文的主要内容如下:(1)测定了所选试样的物质成分、粒径、胶结类型,为研究干湿循环作用下试样的损伤机理奠定了基础。把岩样切成薄片送去分析知道了试样是灰色石英细砂岩,石英砂岩的主要成分是砂状碎屑和填隙物等,粒径在0.06-0.3mm之间,石英、少数岩屑、长石等组成了砂状碎屑;砂状碎屑磨圆中等-较差,形状是次圆-棱角状;分选中等,粒级在细砂范围,极少数在中砂范围。填隙物为方解石、闪锌矿和黄铁矿,三者的分布多不均匀,呈孔隙-基底式胶结。最后还有少量的电气石和锆石,在试件零星分布。(2)通过在室内做了单轴压缩试验,得到了干湿循环作用后试样的单轴抗压强度、吸水率和变形破坏特征,总结出了它们与干湿循环作用次数存在的关系。(3)根据室内试验得到的力学参数,建立了PFC2D数值模型,分析模型微观变化情况,以及分析总结了干湿循环次数与细观参数的关系。(4)根据扫描电镜的结果分析总结了干湿循环作用下试样的损伤机理,并提出了防治措施。
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