低温−加载作用下白垩系砂岩的变形破坏特性试验研究

屈永龙; 杨更社; 奚家米; 何晖; 丁潇; 张猛

doi:10.16285/j.rsm.2021.1965

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低温−加载作用下白垩系砂岩的变形破坏特性试验研究

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 低温−加载作用下白垩系砂岩的变形破坏特性试验研究
- Deformation and failure characteristics of Cretaceous sandstone under low temperature and loading
- 岩土力学 2022年43卷第9期页码：2431-2442
- 作者机构：
  
  1. 西安工业大学建筑工程学院,陕西,西安,710021
  2. 西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西,西安,710054
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目（No.51774231）;陕西省自然科学基础研究计划项目（No.2022JQ-443）;陕西省教育厅科研计划项目（No.22JK0416）
- DOI：10.16285/j.rsm.2021.1965
  中图分类号： TU45
- 网络首发：2022-09-12，
  
  纸质出版：2022
- 稿件说明：
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屈永龙, 杨更社, 奚家米, 等. 低温−加载作用下白垩系砂岩的变形破坏特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022,43(9):2431-2442.

QU Yong-long, YANG Geng-she, XI Jia-mi, et al. Deformation and failure characteristics of Cretaceous sandstone under low temperature and loading[J]. 2022, 43(9): 2431-2442.
屈永龙, 杨更社, 奚家米, 等. 低温−加载作用下白垩系砂岩的变形破坏特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022,43(9):2431-2442. DOI： 10.16285/j.rsm.2021.1965.

QU Yong-long, YANG Geng-she, XI Jia-mi, et al. Deformation and failure characteristics of Cretaceous sandstone under low temperature and loading[J]. 2022, 43(9): 2431-2442. DOI： 10.16285/j.rsm.2021.1965.

摘要

为探索低温和加载作用对陇东地区深厚富水白垩系砂岩的变形破坏特征的影响，利用 MTS-815 伺服岩石力学试验机和扫描电镜开展了不同岩性（中粒砂岩和粗粒砂岩）砂岩在不同温度（−30、−20、−10、−5、25℃）和围压（0、4、6、8MPa）下单轴、三轴压缩试验和微观结构测试，对饱和白垩系砂岩的冻结−加载变形、破坏特征及内部机制进行了系统分析。结果表明，砂岩试样峰前孔隙压密变形较显著，且中粒砂岩更甚，温度降低和围压增大均可减弱压密变形而提高刚度和强度；试样峰后扩容变形明显。随着温度的升高，试样弹性模量、剪切模量及体积模量均呈先快速、后缓慢的非线性衰减规律，且相同条件下中粒砂岩总是低于粗粒砂岩；泊松比和拉梅常数的变化规律与其相反；这些变形指标与温度的关系可由统一的指数模型较好表征。负温冻结时，中粒砂岩的冻胀破坏强于粗粒砂岩，呈横向开裂和点状凸起破坏；加载条件下试样破坏模式受岩性、温度和围压影响显著。两种冻结砂岩的变形破坏差异性内在机制是由其颗粒、孔隙等宏微观结构特征决定的。研究结果将为西部寒区软岩力学研究和煤矿冻结井筒设计提供参考。

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