大壩溝門水庫區巖石軟化性能試驗研究

摘要：通過采用巖樣干燥和飽和狀態下的物理力學性能試驗，對大壩溝門水庫區代表性巖樣的軟化性能進行了研究。結果表明，隨著含水率的增加，巖石單軸抗壓強度下降，水對庫區巖石的軟化作用具有普遍性。

關鍵詞：大壩溝門水庫；巖石；軟化性能

1、 概述

巖石軟化系數是工程巖體以及巖塊質量評價的重要指標之一。按照水利電力部2001年頒布的《水利水電工程巖石試驗規程》，巖石材料的軟化系數為飽和狀態下單軸抗壓強度平均值與干燥狀態下單軸抗壓強度平均值的比值。

2、試驗方案

通過室內試驗以獲取庫區巖石的物理力學參數，對干燥、飽和下的試樣進行分組試驗，以得到巖石的軟化系數。

2.1試件制作

根據《水利水電工程巖石試驗規程》（SL264-2001）將現場采取的巖樣制備成圓柱體試件，每種巖石制備3組，分別進行干燥和飽和狀態下的巖石單軸壓縮試驗。

2.2巖石力學性能試驗

通過單軸壓縮變形試驗，研究單軸壓縮條件下巖石的力學性能，包括抗壓強度、變形特性及其相關參數，并通過比較不同狀態下巖石的強度獲得巖石的軟化系數。

3、試驗方法

嚴格按照《水利水電工程巖石試驗規程》（SL264-2001）的要求，制備合理的試件，進行試驗。單軸壓縮試驗在WEW-1000D試驗機上進行，試驗前對試件進行描述，主要包括：（1）巖石名稱、顏色、主要礦物成分、顆粒大小及結構特征（如節理、裂隙發育情況及充填膠結情況、風化程度等）可能影響試驗結果的因素；受力方向與層理、片理、節理、裂隙方向的關系，記錄試樣缺陷。試驗過程中密切監視試驗曲線。

4、試驗取樣時注意事項

在軟化系數試驗取樣時應注意：①確保巖樣的數量能夠進行干燥、飽和抗壓強度試驗；②巖樣的選取應盡可能滿足巖石結構構造特征近于一致的要求；③在試件完成烘干的冷卻步驟中，將試件留放在烘箱中緩慢冷卻至室溫，以降低溫度驟降時可能出現的較大的溫度應力，從而減少原有裂隙的發展和新的微結構面的產生，以此達到減小溫度對巖石強度的影響的目的。

5、試驗結果及分析

圖示為斷裂前巖樣的應力-應變關系曲線。

根據應力-應變關系曲線，可以看出，巖石屬于塑性-彈性-塑性變形。應力峰值前期變形分為3個階段，即壓密階段、彈性變形階段、和向塑性變形過渡階段直到破壞階段。在壓密階段，隨著軸向應力的增加，軸向應變也增加，曲線呈上凹形狀，其原因是巖石試件中的微裂隙或節理面被壓密實，總體上試件體積變?。辉趶椥宰冃坞A段，隨著巖石中的微裂隙和節理面受壓閉合，應力-應變關系呈近似于線彈性性質，應力-應變曲線彈性段的長度標志了各巖樣中的裂隙程度以及節理面的寬度不同而引起的閉合程度上的差異；在向塑性

變形過渡直到破壞階段，巖石試件隨著軸向壓力的繼續增加內部產生微裂隙，荷載繼續增加致使裂隙擴展并最終匯合貫通最終使巖石破裂，應力-應變曲線下降。

試驗發現，水對巖石強度有明顯的影響，不同含水率下巖石的單軸抗壓強度不同，含水率越高，強度越低，反之亦然，體現了軟化系數（飽和抗壓強度和干燥抗壓強度比值）的普遍性。

6、結論

（1）巖石在應力峰值前可以劃分為3個變形階段：壓密階段、彈性變形階段、向塑性變形過渡直到破壞階段。

（2）含水率對巖石單軸抗壓強度的影響是顯著的，巖石吸水后有明顯的軟化現象。表現在，含水率越高，強度就越低。

（3）進行了軟化系數試驗和數據的收集整理，發現水對巖石的軟化作用具有普遍性。

[作者簡介]孟慧娟，2008年7月畢業于天津大學，工學碩士，工程師，主要從事巖土工程。