大坝沟门水库区岩石软化性能试验研究

摘要：通过采用岩样干燥和饱和状态下的物理力学性能试验，对大坝沟门水库区代表性岩样的软化性能进行了研究。结果表明，随着含水率的增加，岩石单轴抗压强度下降，水对库区岩石的软化作用具有普遍性。

关键词：大坝沟门水库；岩石；软化性能

1、 概述

岩石软化系数是工程岩体以及岩块质量评价的重要指标之一。按照水利电力部2001年颁布的《水利水电工程岩石试验规程》，岩石材料的软化系数为饱和状态下单轴抗压强度平均值与干燥状态下单轴抗压强度平均值的比值。

2、试验方案

通过室内试验以获取库区岩石的物理力学参数，对干燥、饱和下的试样进行分组试验，以得到岩石的软化系数。

2.1试件制作

根据《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）将现场采取的岩样制备成圆柱体试件，每种岩石制备3组，分别进行干燥和饱和状态下的岩石单轴压缩试验。

2.2岩石力学性能试验

通过单轴压缩变形试验，研究单轴压缩条件下岩石的力学性能，包括抗压强度、变形特性及其相关参数，并通过比较不同状态下岩石的强度获得岩石的软化系数。

3、试验方法

严格按照《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）的要求，制备合理的试件，进行试验。单轴压缩试验在WEW-1000D试验机上进行，试验前对试件进行描述，主要包括：（1）岩石名称、颜色、主要矿物成分、颗粒大小及结构特征（如节理、裂隙发育情况及充填胶结情况、风化程度等）可能影响试验结果的因素；受力方向与层理、片理、节理、裂隙方向的关系，记录试样缺陷。试验过程中密切监视试验曲线。

4、试验取样时注意事项

在软化系数试验取样时应注意：①确保岩样的数量能够进行干燥、饱和抗压强度试验；②岩样的选取应尽可能满足岩石结构构造特征近于一致的要求；③在试件完成烘干的冷却步骤中，将试件留放在烘箱中缓慢冷却至室温，以降低温度骤降时可能出现的较大的温度应力，从而减少原有裂隙的发展和新的微结构面的产生，以此达到减小温度对岩石强度的影响的目的。

5、试验结果及分析

图示为断裂前岩样的应力-应变关系曲线。

根据应力-应变关系曲线，可以看出，岩石属于塑性-弹性-塑性变形。应力峰值前期变形分为3个阶段，即压密阶段、弹性变形阶段、和向塑性变形过渡阶段直到破坏阶段。在压密阶段，随着轴向应力的增加，轴向应变也增加，曲线呈上凹形状，其原因是岩石试件中的微裂隙或节理面被压密实，总体上试件体积变小；在弹性变形阶段，随着岩石中的微裂隙和节理面受压闭合，应力-应变关系呈近似于线弹性性质，应力-应变曲线弹性段的长度标志了各岩样中的裂隙程度以及节理面的宽度不同而引起的闭合程度上的差异；在向塑性

变形过渡直到破坏阶段，岩石试件随着轴向压力的继续增加内部产生微裂隙，荷载继续增加致使裂隙扩展并最终汇合貫通最终使岩石破裂，应力-应变曲线下降。

试验发现，水对岩石强度有明显的影响，不同含水率下岩石的单轴抗压强度不同，含水率越高，强度越低，反之亦然，体现了软化系数（饱和抗压强度和干燥抗压强度比值）的普遍性。

6、结论

（1）岩石在应力峰值前可以划分为3个变形阶段：压密阶段、弹性变形阶段、向塑性变形过渡直到破坏阶段。

（2）含水率对岩石单轴抗压强度的影响是显著的，岩石吸水后有明显的软化现象。表现在，含水率越高，强度就越低。

（3）进行了软化系数试验和数据的收集整理，发现水对岩石的软化作用具有普遍性。

[作者简介]孟慧娟，2008年7月毕业于天津大学，工学硕士，工程师，主要从事岩土工程。