水結(jié)冰膨脹壓力測試方法及試驗數(shù)據(jù)分析

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水結(jié)冰膨脹壓力測試方法及試驗數(shù)據(jù)分析

[摘要]寒區(qū)在我國分布面積較廣，這些地區(qū)的巖體及混凝土工程都不同程度的受到凍融作用的危害。凍融破壞中產(chǎn)生主要影響的是水結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹壓力，根據(jù)靜態(tài)破碎劑膨脹壓力測試方法，設(shè)計了水結(jié)冰膨脹壓力測試系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的室內(nèi)試驗，得出了較為理想的試驗數(shù)據(jù)，為巖體及混凝土的凍融試驗及模擬起到了一定的指導(dǎo)作用，并提供了具有參考價值的參數(shù)。

[關(guān)鍵詞]凍融作用膨脹壓力測試方法

1引言

寒冷地區(qū)，巖石的孔隙或裂隙中的水在凍結(jié)成冰時，體積膨大9%左右，因而它對圍限它的巖石裂隙壁產(chǎn)生很大的壓力，可達960～2000kg/cm2，使巖石裂隙加深加寬。當(dāng)冰溶化時，水沿擴大了的裂隙更深入地滲入巖石的內(nèi)部，同時水量也可能增加，并再次凍結(jié)成冰。這樣凍融頻繁進行，使裂隙不斷擴大，以至使巖石崩裂成為巖屑。這種作用叫冰劈作用[1]。

從巖石的凍融破壞機理上看，造成這種破壞的原因是由于水在結(jié)冰時，體積發(fā)生膨脹，在巖石礦物顆粒之間產(chǎn)生了巨大的局部拉、壓應(yīng)力（即凍脹力）[2]。

我國地域開闊，寒區(qū)分布面積廣泛。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，隧道、馬路、水庫等工程建設(shè)項目不斷增多，其中好多項目就分布于寒區(qū)，這些工程項目都不同程度的受到凍融破壞的影響。影響巖石的凍融破壞的因素多而繁雜，譬如溫度、巖性、孔隙率、含水量、凍融次數(shù)等。而這些因素中，溫度的影響很大，由于它決定了水結(jié)冰的速率，決定了膨脹壓力的增大速率，進而控制了巖石破壞的速率。目前國內(nèi)對凍融破壞的研究好多，但是針對不同溫度下水結(jié)冰膨脹壓力的試驗寥寥無幾。

為了能夠更好的研究溫度對凍融破壞的發(fā)展過程的影響，并為相關(guān)的模擬試驗提供參數(shù)及指導(dǎo)，本文在借鑒王玉杰[3]靜態(tài)破碎劑膨脹壓力測試方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了適用于測試水結(jié)冰膨脹壓力的系統(tǒng)，得到了較為理想的效果。

2膨脹壓力測試方法

2.1理論依據(jù)

假設(shè)水結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹壓力具有各向同性的性質(zhì)。將水密封于鋼模模擬炮孔中，在水結(jié)冰的過程中，除了軸向，其他方向都受到剛性約束，則軸向壓力就是水結(jié)冰時的膨脹壓力。通過活塞將軸向壓力傳遞給耐低溫液壓油，則用液壓油壓力表測出的油壓值就等效于水結(jié)