岩石受循环冻融影响研究获进展

 

 

岩石是由矿物颗粒、孔隙、胶结物、裂纹组成的非均质天然材料。由于组成岩石的各种矿物颗粒在低温条件下的热膨胀系数各不相同，岩石在循环冻融条件下，各种矿物颗粒的变形也不尽相同。花岗岩等块石大量用于青藏铁路的护坡、护道部位，其作用是利用块石的烟囱效应达到主动冷却路基、保护多年冻土路基的作用。但青藏高原气候寒冷，紫外线强烈，循环冻融引起的风化损伤十分严重，并逐渐使块石护坡、护道丧失对流换热功能，达不到保护多年冻土的效果。

 

中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室科研人员选取青藏铁路沿线护坡的安山岩和花岗岩开展冻融循环试验，研究两种岩石受循环冻融影响的损伤规律，青藏铁路的维护提出科学参考依据。

 

科研人员结合青藏铁路块石护坡路基处于青藏高原特殊的气候条件，对用于青藏铁路护坡的两种主要岩石（花岗岩和安山岩）进行循环冻融试验。研究结果表明：两种岩石在经历了数次冻融循环后都出现了微细裂纹；声波监测表明：超声波速同冻融循环周期呈指数下降关系，显示了冻融循环对岩石风化的影响以及循环后岩石物理力学参数变化的趋势。花岗岩的冻融后质量变化率远远低于安山岩，而孔隙率较大的安山岩破坏现象较花岗岩严重。随着冻融过程的深入，岩石的超声波纵横波速比同比在不同区域内下降，同时岩石的冻融过程中可能会出现负的泊松比。

 

本研究课题受到中国科学院重要方向性项目（KZCX2-YW-Q03-04）、科技部国家科技支撑计划课题专题（2006BAC07B02）、国家自然科学基金杰出青年基金项目（40625004）、国家自然科学基金创新群体项目（40821001）、中国科学院“西部之光”联合学者项目资助。研究成果发表于《冰川冻土》(2011,33(3))。（来源：中科院寒区旱区环境与工程研究所）