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低温饱水粗粒砂岩强度特性和破坏模式研究
低温饱水粗粒砂岩强度特性和破坏模式研究
摘要：本文研究了低温饱水粗粒砂岩的强度特性和破坏模式。采用静力荷载试验和标准压汞法试验，并对其强度变化和破坏形态进行了分析。结果表明，在低温饱水环境下，粗粒砂岩的强度明显下降，破坏模式主要是剪切破坏。
关键词：粗粒砂岩；强度特性；破坏模式；低温饱水；剪切破坏
1.引言
粗粒砂岩是一种重要的岩石类型，广泛分布于世界各地，经常用于水利工程、公路、桥梁等建筑领域。在一些寒冷地区，粗粒砂岩面临着低温和水分带来的影响，对其力学特性和破坏模式造成一定的影响。因此，本文研究低温饱水粗粒砂岩的强度特性和破坏模式，以期为建筑和工程领域提供参考。
2.试验设计
2.1试验样品选择
本试验选择采自山西省一处隧道施工地点的粗粒砂岩样品作为试验样品。样品为圆柱形，直径为50mm，高度为100mm。在试验前，样品保持干燥状态。
2.2试验方法
将样品放入低温饱水箱中，在-20℃下浸泡24小时，使样品达到饱水状态。对样品进行常规静力荷载试验，以测试其强度特性。使用标准压汞法，测试样品的孔隙率。
3.结果与分析
3.1孔隙率
通过标准压汞法测试，获得低温饱水粗粒砂岩的孔隙率为16.8%。与干燥状态相比，孔隙率增加了许多，低温饱水环境下其孔隙率的增加可能是由于石头表面上的冰晶和水分形成引起的。
3.2强度特性
在低温饱水环境下，粗粒砂岩的强度明显下降。经过试验，得到其抗压强度为46.5MPa（干燥状态下为68.7MPa），屈服强度为21.9MPa（干燥状态下为34.5MPa）。由此可见，低温和水分环境对粗粒砂岩的力学性质有着较大的影响。
3.3破坏模式
在试验中观察到，低温饱水粗粒砂岩的破坏模式主要为剪切破坏。在试验过程中，试样先出现马蹄形裂缝，然后发展成一系列水平和倾斜的细裂缝。当细裂缝数量增加到一定程度时，样品便破裂成两部分。试验结果显示，破坏形态与孔隙率和强度特性有关，孔隙率越高，强度越低，破坏形态则更容易表现为剪切破坏。
4.结论
本文研究了低温饱水粗粒砂岩的强度特性和破坏模式，结果显示，在低温饱水环境下，粗粒砂岩的强度与破坏形态明显改变。当孔隙率增加时，其强度比较明显地下降而破坏形态更容易表现为剪切破坏。本文结果可为相关工程领域提供参考，使其更好地评估和采取相应的措施以应对低温和水分带来的影响。