不同负温对冻结饱和砂岩力学特性的影响 论文

寒区工程普遍面临低温带来的各种工程灾害问题，其中岩土体冻结后强度特性的变化是核心诱因之一。岩土体冻结后强度提高，有利于岩土体的稳定，但在其解冻过程中强度会发生显著弱化，可能会引发工程灾害。因此，必须研究不同负温下冻结岩石的力学特性。

对常温(20 ℃)及不同负温条件下(-2，-4，-6，-8，-10，-12，-15，-20 ℃)砂岩的抗压强度和抗拉强度特性进行测试。研究结果表明：冻结温度低于-10 ℃时，岩石主要出现脆性破坏；冻结温度高于-10 ℃时，岩石以塑-弹性破坏为主。冻结温度对抗拉强度和抗压强度均有显著影响，冻结温度越低，强度越大，-20 ℃时抗压强度是常温下的3倍，抗拉强度是常温下的4.8倍。

不同温度范围内，抗拉强度和抗压强度随温度的变化速率不同，-2~0 ℃时其变化速率均达到最大值，抗压强度变化速率为6 MPa/℃，抗拉强度变化速率为0.6 MPa/℃。冻结温度越低，弹性模量越大，0~-8 ℃时弹性模量变化速率为1.125 MPa/℃，-10~-20 ℃时变化速率为0.15 MPa/℃。综上分析，不同冻结温度下孔隙冰和未冻水的含量不同，导致不同温度下岩石抗压强度和抗拉强度差异巨大。