冻结裂隙红砂岩力学特性研究：含冰软弱面对强度的影响

"含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度试验" 这篇科研文章主要探讨了在冻结条件下，西部地区裂隙岩体，特别是红砂岩的力学性质。研究团队选择了西部中生代地层中常见的红砂岩作为试验材料，利用数码显微镜对其颗粒和孔洞的分布进行了细致的观察和分析。实验是在-5至-15℃的低温环境下进行的，其中包括对无裂隙冻结红砂岩以及具有不同裂隙倾角（0°、15°、30°和45°）的冻结裂隙红砂岩进行单轴和三轴压缩试验。 实验结果显示，无论是无裂隙的冻结红砂岩还是含有裂隙的冻结红砂岩，其强度都会随着围压的增加而线性增强。然而，当裂隙存在时，红砂岩的强度会受到裂隙倾角的影响。具体来说，随着裂隙倾角的增大，冻结裂隙红砂岩的强度非线性递减。特别指出的是，当裂隙倾角超过30°后，强度的降低速度明显放缓。这表明裂隙角度对岩石力学性能的影响存在一个临界点。 关键发现是，含冰软弱面的冻结裂隙红砂岩的强度和侧向变形主要由裂隙中的冰体控制。这意味着在工程实践中，理解裂隙的角度分布特征至关重要，因为它直接影响到岩石的稳定性和结构的安全性。这一发现对于设计和评估冷冻法施工的地下工程，如隧道和矿山开采，具有重要的指导意义。 此外，该研究还涉及了试验方法和技术，包括数码显微镜的应用以及单轴和三轴压缩试验的设计和执行。这些技术为理解和模拟冻结岩体的行为提供了有效的工具。研究得到了国家自然科学基金的支持，进一步证明了其在地质工程领域的科学价值。 该研究揭示了冻结裂隙红砂岩的力学特性与裂隙角度的复杂关系，为冻土地区岩体工程的设计和施工提供了理论依据。同时，它强调了对裂隙特征进行详细调查的必要性，以便更准确地评估和预测岩石在冻结条件下的行为。