干湿循环作用下白鹤滩小坝组红层砂岩强度特性与结构损伤研究

摘要

针对库岸消落带岩石长期处于干湿循环状态导致岩石劣化损伤威胁库岸稳定的工程问题,以白鹤滩水电站库区小坝组红层砂岩为研究对象,对不同干湿循环次数下“自然浸水”和“真空吸水”两种饱水方式的小坝组砂岩岩样进行单轴压缩试验、吸水试验、CT扫描试验、波速试验,研究了干湿循环作用下小坝组砂岩力学特性、空隙特性及损伤特性的变化规律。结果表明:干湿循环次数n相同条件下真空吸水砂岩岩样的强度参数普遍低于自然浸水砂岩岩样,砂岩的单轴抗压强度σ_(c)在干湿循环次数n为10~15次之间出现拐点;小坝组砂岩的总开空隙率n_(0)、大开空隙率n_(b)与n呈线性关系,大开空隙在砂岩强度劣化中起主要作用;随干湿循环的进行小坝组砂岩单轴抗压破裂面的分形维数增大;小坝组砂岩的纵波波速v_(p)、横波波速v_(s)与n的变化规律和σ_(c)与n的变化规律呈现出一致性,真空吸水加速,加深了砂岩强度劣化;定义了小坝组砂岩的纵向和横向损伤变量,干湿循环作用对砂岩的纵向损伤大于横向损伤。该研究结果可为白鹤滩大型水电工程库岸消落带岩体差异风化和岩体稳定性评价提供依据。