为研究人工冻结对白垩系砂岩物理力学特性的影响,以粗粒、中粒砂岩为研究对象,分别开展了一次冻融前后砂岩饱和吸水率试验、氮气吸附实验;并进行20,-30,20℃等不同冻结过程下的强度测试。试验结果表明:2种岩石经历冻融作用后饱和吸水率均有所增大,粗粒砂岩饱和吸水率增加幅度较大。一次冻融循环后粗粒砂岩比表面积和孔容都增大而平均孔径减小,而中粒砂岩区别于粗粒砂岩的是,其孔容呈现减小趋势。冻融作用下两种岩石单轴抗压强度和弹性模量均有不同程度的降低,粗粒砂岩单轴抗压强度和弹性模量降低幅度大于中粒砂岩。低温冻结提高了试验岩石的单轴抗压强度,粗粒砂岩单轴抗压强度提高幅度大于中粒砂岩。揭示了饱和砂岩物理力学特性劣化内在机理,指出了岩体结构特征及饱和状况是控制不同冻结过程损伤状况的主要指标。

工程岩体是具有各向异性的非均匀地质体，隧道开挖或服役过程中由于岩体节理、裂隙诱发的片帮、冒顶等事故时有发生，造成严重的人员伤亡和经济损失。天然岩体中裂隙主要以交叉形态分布，为了探究裂隙对岩石力学特性及破裂特征的影响规律，利用线切割设备对岩石试样预制不同分布状态的正交型交叉裂隙，借助声发射和表面应变测量系统对单轴压缩条件下裂纹起裂应力、裂纹扩展路径与应力性质进行计算与分析。研究结果表明，裂隙长度对岩石强度的影响作用较小，裂隙与加载方向的夹角是影响岩石强度的最主要因素。岩石峰值强度与弹性模量均随主裂隙倾角的增大呈先增加后减小的变化规律，当主裂隙倾角α=90°时，岩石试样的力学指标达到最小值;正交型裂隙试样中主裂隙或次裂隙端部更容易产生起裂破坏，起裂位置与预制裂隙倾角息息相关;裂隙岩石的破裂具有显著方向性，正交型裂隙岩石的起裂裂纹主要呈翼型或反翼型，当α45°时，起裂裂纹主要位于次裂隙端部，起裂由次裂隙控制。与完整试样相比，裂隙岩石试样整体失稳破坏前产生多次声发射突增现象，即加载过程中产生多次破裂，正交型裂隙试样