曾鈴，張華麟,2，戚雙星，劉杰

(1. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410114；2.里爾大學(xué)土木工程與地質(zhì)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，法國(guó)里爾，59655；3. 長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410114)

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的公路需穿越炭質(zhì)泥巖分布地區(qū)。為了降低成本及保護(hù)環(huán)境，不可避免地需要將炭質(zhì)泥巖作為路基填料。然而，炭質(zhì)泥巖遇水極易軟化崩解，若直接用于路堤填料，施工后易發(fā)生變形等問(wèn)題，故工程上對(duì)于炭質(zhì)泥巖的處理，一般是通過(guò)灑水、機(jī)械壓實(shí)使其預(yù)先崩解，再將崩解產(chǎn)物(預(yù)崩解炭質(zhì)泥巖)用于路堤填筑?？梢?jiàn)，研究炭質(zhì)泥巖的崩解特性是進(jìn)行炭質(zhì)泥巖濕化變形和路堤穩(wěn)定性分析的前提。炭質(zhì)泥巖作為路堤填料最主要的問(wèn)題是其具有遇水而迅速崩解的特性，目前，泥巖遇水崩解特征已逐步成為巖土領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[1?2]。為探究泥巖遇水崩解的細(xì)觀機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從泥巖顆粒微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分以及崩解過(guò)程中的能量變化等角度進(jìn)行研究。為分析泥巖崩解的細(xì)觀機(jī)理，柴肇云等[3?8]采用電鏡掃描與X 線衍射等室內(nèi)試驗(yàn)方法分析泥巖化學(xué)及礦物成分，從物質(zhì)組成方面對(duì)泥巖在干濕循環(huán)過(guò)程中的耐崩解性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)泥巖顆粒微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分與泥巖崩解特性密切相關(guān)。梁冰等[9?10]通過(guò)對(duì)干濕循環(huán)過(guò)程中泥巖的崩解指數(shù)與裂隙尺寸進(jìn)行分析，總結(jié)了干濕循環(huán)條件下泥巖的崩解特征。還有學(xué)者為揭示酸堿環(huán)境對(duì)泥巖崩解機(jī)理的影響，在常規(guī)浸水崩解試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在不同pH溶液下進(jìn)行崩解試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)酸性溶液可加速泥巖崩解，而堿性溶液對(duì)崩解的影響很小[11?12]。近年來(lái)，有學(xué)者提出巖石崩解的本質(zhì)是一種能量耗散過(guò)程[13?14]。尹土兵等[15]通過(guò)自制實(shí)驗(yàn)裝置，分析了巖石在溫?壓耦合及動(dòng)力作用下的能量耗散規(guī)律，揭示了巖體破碎機(jī)理；單鵬飛等[16]采用試驗(yàn)方法探究了裂隙煤巖破壞過(guò)程及能量釋放規(guī)律，并建立了耗散能與崩解參數(shù)間的關(guān)系，揭示了裂隙煤巖破碎過(guò)程中耗散能量的變化特征。

現(xiàn)有研究大多單獨(dú)考慮干濕循環(huán)過(guò)程，并且主要研究對(duì)象為紅層泥巖、煤巖及粗礫砂巖等，關(guān)于荷載和干濕循環(huán)共同影響下炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中的能量耗散分析則很少。鑒于此，本文作者考慮到實(shí)際工程問(wèn)題中自然界炭質(zhì)泥巖邊坡存在自重應(yīng)力，季節(jié)性降雨使得路堤長(zhǎng)期處于荷載與浸水條件下，且在降水及自然風(fēng)干循環(huán)作用下產(chǎn)生崩解現(xiàn)象，整個(gè)過(guò)程伴隨著能量的變化，用室內(nèi)崩解試驗(yàn)裝置開(kāi)展豎向荷載與干濕循環(huán)條件下的炭質(zhì)泥巖崩解試驗(yàn)；基于能量耗散原理，分析炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中表面能的變化規(guī)律，以期從能量耗散的角度建立豎向荷載與干濕循環(huán)條件下炭質(zhì)泥巖的崩解模型，以直觀反映炭質(zhì)泥巖崩解特征，為工程實(shí)際中炭質(zhì)泥巖作為路堤填料提供參考。

1 炭質(zhì)泥巖崩解特性試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

炭質(zhì)泥巖路堤填料可由施工機(jī)械于炭質(zhì)泥巖邊坡開(kāi)挖所得。試驗(yàn)材料取自南方某高速公路開(kāi)挖的炭質(zhì)泥巖邊坡10 m處(見(jiàn)圖1)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察可以發(fā)現(xiàn)，炭質(zhì)泥巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，微風(fēng)化，與大氣接觸面極易破碎，在干燥狀態(tài)下巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖體較完整。由于其富含黏土礦物，具有較強(qiáng)的水敏性質(zhì)，在降雨等其他復(fù)雜環(huán)境下易發(fā)生軟化崩解的現(xiàn)象。圖2所示為炭質(zhì)泥巖的X線衍射試驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)其主要成分為綠泥石、石英、高嶺石以及極少其他礦物成分，其他相關(guān)物理指標(biāo)見(jiàn)表1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)炭質(zhì)泥巖邊坡Fig.1 Site carbonaceous mudstone slope

圖2 炭質(zhì)泥巖X線衍射圖譜Fig.2 X-ray diffraction patterns of carbon mudstone

表1 炭質(zhì)泥巖物理參數(shù)Table 1 Physical parameters of carbon mudstone

1.2 試驗(yàn)儀器

為研究炭質(zhì)泥巖在豎向荷載及干濕循環(huán)共同影響下的崩解特性，應(yīng)用一套可分級(jí)實(shí)施和控制加載的軟巖崩解試驗(yàn)儀器(見(jiàn)圖3[17])，主要包括循環(huán)系統(tǒng)和加載系統(tǒng)兩部分。通過(guò)調(diào)節(jié)試進(jìn)出排水管來(lái)控制試驗(yàn)裝置的濕化循環(huán)系統(tǒng)，模擬實(shí)際工程中炭質(zhì)泥巖浸水環(huán)境，通過(guò)杠桿及加卸載砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)豎向加載。

圖3 炭質(zhì)泥巖崩解儀器[17]Fig.3 Carbonaceous mudstone disintegration instrument[17]

1.3 試驗(yàn)方案及步驟

為分析炭質(zhì)泥巖受荷載和干濕循環(huán)共同作用下的崩解特性，自邊坡0～10 m 深度范圍內(nèi)提取炭質(zhì)泥巖，考慮炭質(zhì)泥巖路堤受到自重應(yīng)力最大為200 kPa，故設(shè)計(jì)荷載分別為0，50，100及200 kPa共4組崩解試驗(yàn)，在崩解試驗(yàn)期間，試樣每次浸水加載以及烘干的時(shí)間均為1 晝夜[18]。每組設(shè)置3 個(gè)平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果取其平均值。各組炭質(zhì)泥巖試樣質(zhì)量控制在1.8～2.1 kg，粒徑范圍為40～60 mm。具體試驗(yàn)步驟如下。

1) 稱取巖樣。將采集的巖樣烘干后先拍照，再稱取質(zhì)量并記錄。

2)調(diào)平。調(diào)節(jié)試驗(yàn)裝置右端砝碼位置，使壓桿水平，再用螺母將其固定。

3)裝樣。將稱取的巖樣倒入帶筒壁有空洞的圓筒內(nèi)，圓筒頂部和底部都?jí)|有濾紙和直徑為10 mm的透水石。

4)加載。將巖樣放入外筒中，安裝并調(diào)整加壓桿，按預(yù)先設(shè)置的豎向荷載施加砝碼進(jìn)行加載。

5)加水。將準(zhǔn)備好的蒸餾水注入外筒中，達(dá)到與內(nèi)筒平齊，使巖樣完全浸在水中，并持續(xù)24 h。

6) 烘干。取出巖樣，放進(jìn)干凈托盤(pán)內(nèi)拍照，再放進(jìn)溫度為106 ℃的恒溫箱內(nèi)，時(shí)間為24 h。烘干后，放干燥器內(nèi)降至室溫。

7)篩分并稱質(zhì)量。將巖樣通過(guò)直徑為40，20，10，5，2，1，0.5，0.25 及0.075 mm 的篩網(wǎng)篩分后，拍照、稱質(zhì)量并記錄。

8)重復(fù)步驟3)～7)，直至各粒組前后2 次干濕循環(huán)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差小于1%，認(rèn)為試樣崩解完全，結(jié)束試驗(yàn)。

2 炭質(zhì)泥巖崩解的能量耗散模型

2.1 崩解過(guò)程中的能量分析

大量研究表明[18?20]，干燥泥巖表面吸水后產(chǎn)生的楔裂壓力是泥巖發(fā)生崩解破壞的主要原因。泥巖在干燥狀態(tài)下表面能高，具有吸水并對(duì)外做功的能力[21?23]?？梢?jiàn)，能量在泥巖破碎過(guò)程中起著決定性作用，炭質(zhì)泥巖的崩解本質(zhì)是對(duì)外做功及能量耗散過(guò)程[24?26]，其能量耗散主要類(lèi)型包括彈性變形能、表面能、塑性變形能、動(dòng)能及輻射能等，具體分析如下。

1)彈性變形能。泥巖各基元粒子通過(guò)結(jié)合力連接，將外界能量以彈性能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，表現(xiàn)出彈性能的特點(diǎn)，具有可逆性。泥巖受力初期發(fā)生彈性變形，將外界能量轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，并儲(chǔ)存于內(nèi)部；在泥巖受力后期，泥巖經(jīng)破壞崩解后內(nèi)部能量釋放轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，故炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中儲(chǔ)存的彈性能以多種方式釋放。據(jù)彈性力學(xué)可進(jìn)行彈性變形能的理論計(jì)算：

式中：WE為彈性變形能；σi為外力產(chǎn)生的應(yīng)力；εi為外力產(chǎn)生的彈性應(yīng)變；V為總體積。

2)表面能。當(dāng)泥巖受到的外力大于結(jié)合力時(shí)，泥巖內(nèi)部裂隙不斷發(fā)展，形成新的微表面，將其他能量轉(zhuǎn)化為表面能?？捎脫p傷力學(xué)對(duì)表面能進(jìn)行理論計(jì)算：

式中：Y為損傷能量釋放率；D為損傷變量；Ψe為自由能；ρ為質(zhì)量密度。

3)塑性變形能。在泥巖裂隙發(fā)展破壞過(guò)程中，存在部分塑性變形，能量將轉(zhuǎn)化成塑性變形能，具有不可逆性。塑性變形能可按下式計(jì)算：

式中：Ep為塑性變形能；ωp為塑性勢(shì)能密度；εp為塑性應(yīng)變；σ為塑性應(yīng)力。

4)輻射能。泥巖微裂隙發(fā)展時(shí)，內(nèi)部基元粒子平衡被打破，被束縛的粒子將發(fā)生擴(kuò)散與轉(zhuǎn)移，以電磁輻射等形式體現(xiàn)，屬于耗散能。

5)動(dòng)能。在泥巖崩解過(guò)程中，存在小塊體飛濺，伴隨著能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，此過(guò)程較復(fù)雜。

考慮到炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中表面能轉(zhuǎn)換相對(duì)最明顯[27?28]，可直觀反映炭質(zhì)泥巖崩解特征，故分析炭質(zhì)泥巖崩解后表面能的遞增規(guī)律以直觀反映炭質(zhì)泥巖在豎向荷載和干濕循環(huán)作用下的崩解特性。

假定炭質(zhì)泥巖顆粒是粒徑為R的球形，不同豎向荷載條件下炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中應(yīng)力狀態(tài)因子α和彈性模量E始終相等且為常量。因球體表面積是一定的，故參考文獻(xiàn)[14]取S為不變量，可知第1次崩解新增表面能ΔW的計(jì)算公式為

式中：S為表面積；σR為泥巖顆粒的抗拉強(qiáng)度；Pi和rˉi分別為某一粒徑范圍內(nèi)顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)及對(duì)應(yīng)平均粒徑；r為泥巖崩解后的顆粒粒徑；D為泥巖的損傷變量；R為泥巖分解前的顆粒粒徑；α為應(yīng)力狀態(tài)因子；E為彈性模量。

當(dāng)崩解次數(shù)大于等于2時(shí)，每次崩解新增表面能ΔWj計(jì)算公式為

式中：Pi,j為崩解j次后某一粒徑范圍內(nèi)的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)，j= 2，3，???，n。崩解n次后，表面能累積增加量W計(jì)算公式為

通過(guò)分析式(4)和(6)發(fā)現(xiàn)：在炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中，單次崩解中r越小，粒徑范圍內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則ΔW越大；隨著n增加，r不斷變小，理論上，r<0.25 mm?？梢?jiàn)，通過(guò)對(duì)炭質(zhì)泥巖在干濕循環(huán)下的崩解過(guò)程中表面能累積增加量進(jìn)行分析，其結(jié)果可直觀反映不同豎向荷載和干濕循環(huán)下炭質(zhì)泥巖的崩解情況。

2.2 崩解現(xiàn)象及特征分析

泥巖崩解性能除受外界環(huán)境因素影響外，還與其自身結(jié)構(gòu)、礦物成分以及裂隙發(fā)育等性質(zhì)有關(guān)[29?30]。本文以荷載模擬炭質(zhì)泥巖路堤受到的自重應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上考慮干濕循環(huán)對(duì)炭質(zhì)泥巖的崩解性能。通過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象可發(fā)現(xiàn)：豎向加載下的干燥炭質(zhì)泥巖初次浸水時(shí)，會(huì)迅速崩解并產(chǎn)生大量氣泡，大粒徑顆粒泥巖試樣表面迅速出現(xiàn)大量細(xì)微裂紋，并不斷崩解成若干小塊顆粒，溶液逐漸變渾濁；隨著崩解次數(shù)增加，大粒徑泥巖逐漸減少，微粒徑泥巖增多，最終逐漸趨于穩(wěn)定。

2.2.1 崩解現(xiàn)象分析

在不同豎向荷載作用下，觀測(cè)多次試驗(yàn)后巖樣崩解形態(tài)并拍照。在100 kPa豎向荷載下，初始狀態(tài)、1次、5次和10次崩解后的巖樣形態(tài)見(jiàn)圖4。從圖4 可見(jiàn)：隨崩解次數(shù)增加，巖樣微粒不斷細(xì)化；初始狀態(tài)下的炭質(zhì)泥巖多為邊長(zhǎng)為40～60 mm的塊狀體，1 次循環(huán)后塊狀體泥巖崩解呈現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)針葉片狀，5 次循環(huán)后的泥巖都崩解為直徑小于10 mm 的顆粒，10 次循環(huán)后的泥巖崩解完全。

圖4 100 kPa時(shí)炭質(zhì)泥巖崩解現(xiàn)象Fig.4 Disintegration of carbonaceous mudstone at 100 kPa

2.2.2 崩解特征分析

圖5所示為不同荷載作用下炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程的各粒組顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨粒徑的變化曲線。由圖5可知：1)前3次崩解的各粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)均發(fā)生明顯變化，第5次崩解后趨于穩(wěn)定，作用荷載越大，崩解越明顯；2)隨崩解次數(shù)增加，粒徑小于2 mm的各粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增大，粒徑大于5 mm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少；3)當(dāng)顆粒粒徑為2～5 mm 時(shí)，粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)先隨崩解次數(shù)增多快速增大，大塊巖樣崩解完全后逐漸降低；4) 當(dāng)荷載為200 kPa時(shí)，炭質(zhì)泥巖崩解完全后粒徑小于2 mm的各粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大。

圖5 不同豎向荷載作用下各粒組顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線Fig.5 Mass fraction change curves of particle under different vertical loads

通過(guò)對(duì)比炭質(zhì)泥巖在不同荷載及干濕循環(huán)下崩解試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)隨崩解次數(shù)增加，粒徑大于5 mm 的顆粒逐漸崩解，而粒徑小于5 mm 的顆粒崩解越來(lái)越困難，其原因是在崩解過(guò)程中，裂隙不斷擴(kuò)展和貫通，且可貫通裂隙不斷減少，較小粒徑顆粒由于裂隙較小且少，不易發(fā)生崩解；2)隨荷載增大，粒徑小于5 mm的顆粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增大，其原因是作用荷載越大，越易導(dǎo)致大塊巖體內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，孔隙被壓縮，炭質(zhì)泥巖顆粒相互接觸，并在接觸處產(chǎn)生高壓縮應(yīng)力，炭質(zhì)泥巖發(fā)生破碎，顆粒粒徑減小。

3 考慮荷載及干濕循環(huán)次數(shù)的能量耗散特征

3.1 炭質(zhì)泥巖崩解能量耗散特征

為進(jìn)一步探究炭質(zhì)泥巖崩解特征，基于能量耗散原理分析炭質(zhì)泥巖的崩解試驗(yàn)結(jié)果。泥巖參數(shù)據(jù)文獻(xiàn)[12]取值：應(yīng)力狀態(tài)因子α=1.0，彈性模量E=12 MPa，與泥巖裂紋分布、裂紋方位、裂紋平均密度等參數(shù)相關(guān)，根據(jù)文獻(xiàn)[14]假設(shè)在崩解過(guò)程中保持不變?yōu)镾=10?7，單軸抗拉強(qiáng)度σR=1.5 MPa。由于炭質(zhì)泥巖初始損傷與含水率有關(guān)，通過(guò)試驗(yàn)獲得自然狀態(tài)下炭質(zhì)泥巖的損傷變量D=12.5%。當(dāng)粒徑大于40 mm 或者小于0.075 mm 時(shí)，則取rˉ=40 mm 或者0.075 mm，其他粒徑范圍內(nèi)rˉ取平均值，經(jīng)計(jì)算得到不同豎向荷載條件下，泥巖崩解過(guò)程中表面能的累積增加量W和增加速率ΔWj與崩解次數(shù)n的關(guān)系，分別如圖6和圖7所示。

圖6 表面能累積增量與循環(huán)次數(shù)關(guān)系Fig.6 Relationship between cumulative increment surface energy and cycle number

從圖6和圖7可見(jiàn)：1)在荷載作用下，隨崩解次數(shù)增加，炭質(zhì)泥巖表面能累積量先明顯增加后趨于穩(wěn)定，表面能單次增加量出現(xiàn)1次突增，后趨于0 J；2) 在0，50，100 和200 kPa 荷載作用下，隨崩解次數(shù)增加，前3次崩解后炭質(zhì)泥巖表面能增加最明顯，累積增加量分別約為26.24，38.05，52.81 和80.66 J；3)在不同荷載下，隨崩解次數(shù)增加，表面能的累積增加量變化趨勢(shì)曲線一致。另外，在不同荷載下，表面能單次增量隨崩解次數(shù)增加存在交叉現(xiàn)象，可能與炭質(zhì)泥巖試樣初始成分存在細(xì)微差異有關(guān)，但不足以影響試驗(yàn)結(jié)果的總體變化趨勢(shì)。

圖7 表面能增加率與循環(huán)次數(shù)關(guān)系Fig.7 Relationship between surface energy increase rate and cycle number

綜上所述，在炭質(zhì)泥巖崩解過(guò)程中，豎向荷載越大，表面能累積增加量越明顯，前3次表面能增加率越大；隨著崩解次數(shù)增加，表面能累積增加趨于穩(wěn)定。其原因是荷載可增加試樣內(nèi)部的應(yīng)力，促進(jìn)試樣裂隙擴(kuò)展，進(jìn)而加劇崩解進(jìn)程。因此，荷載越大，炭質(zhì)泥巖崩解程度越強(qiáng)烈，釋放的能量越多，而崩解基本完成后，表面能增量趨于0 J。

3.2 炭質(zhì)泥巖的能量耗散預(yù)測(cè)模型

通過(guò)研究表面能累積增量與崩解次數(shù)之間的關(guān)系，同時(shí)考慮到0，50，100和200 kPa豎向荷載下變化趨勢(shì)基本一致，擬合不同荷載下兩者間的函數(shù)關(guān)系：

式中：A和B為參數(shù)；n為崩解次數(shù)。

分別擬合出不同豎向荷載作用下的曲線所對(duì)應(yīng)的參數(shù)A和B(見(jiàn)表2)隨豎向荷載擬合變化關(guān)系，如圖8所示。將參數(shù)A和B進(jìn)行擬合成以豎向荷載為變量的函數(shù)關(guān)系：

圖8 參數(shù)A和B隨豎向荷載變化關(guān)系Fig.8 Relationship among A,B and vertical load

表2 擬合參數(shù)Table 2 Fitting parameters

式中：a，b，c，d和k均為常數(shù)；P為豎向荷載。

將式(8)和(9)代入式(7)，將參數(shù)A和B進(jìn)行轉(zhuǎn)化成為以豎向荷載為變量的函數(shù)關(guān)系，最終構(gòu)建表面能的累積增量、崩解次數(shù)和豎向荷載三者之間的函數(shù)關(guān)系為

綜上所述，炭質(zhì)泥巖在荷載與干濕循環(huán)共同作用下的崩解期間起重要作用。暫態(tài)飽和軟巖能量學(xué)機(jī)制如圖9所示。從圖9可見(jiàn)：在干濕循環(huán)條件下，炭質(zhì)泥巖具有的熱能、表面能、破壞能等其他形式能量不斷相互轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致炭質(zhì)泥巖逐漸崩解。本文通過(guò)應(yīng)用干濕循環(huán)崩解裝置，模擬實(shí)際工程中炭質(zhì)泥巖路堤在季節(jié)性降雨循環(huán)作用下崩解現(xiàn)象，同時(shí)引入荷載變量模擬邊坡不同開(kāi)挖深度位置炭質(zhì)泥巖本身受到的自重應(yīng)力，建立荷載作用下能量耗散預(yù)測(cè)模型。該模型對(duì)于存在濕?力作用下的炭質(zhì)泥巖具有普適性，可為研究多因素下炭質(zhì)泥巖崩解中累積表面能增量預(yù)測(cè)模型提供理論參考。

圖9 暫態(tài)飽和軟巖能量學(xué)機(jī)制Fig.9 Energetics mechanism of transient saturated soft rock

在表面能積累及消散過(guò)程中存在裂隙的發(fā)展及延伸，但由于受裂隙深度控制技術(shù)限制，未能真實(shí)獲得能量耗散過(guò)程中裂隙的發(fā)展規(guī)律[31]。后續(xù)研究可在此基礎(chǔ)上對(duì)能量耗散過(guò)程中裂隙發(fā)育進(jìn)行探討，這對(duì)實(shí)際工程具有指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論

1)炭質(zhì)泥巖崩解表現(xiàn)為隨崩解次數(shù)增加，大粒徑泥巖崩解及逐漸消失，小粒徑泥巖崩解物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，最終逐漸趨于穩(wěn)定。

2) 前3 次崩解各粒組質(zhì)量分?jǐn)?shù)均發(fā)生明顯變化，第5次崩解后趨于穩(wěn)定，作用荷載越大，崩解越明顯。

3)在荷載作用下，隨崩解次數(shù)增加，炭質(zhì)泥巖表面能累積量先明顯增加，后趨于穩(wěn)定，表面能單次增加量出現(xiàn)1 次突增，后趨于0 J；在0，50，100和200 kPa荷載作用下，隨崩解次數(shù)增加，前3次崩解后表面能累積增加量最明顯，分別約為26.24，38.05，52.81和80.66 J。

4)在擬合荷載作用下，崩解過(guò)程中能量耗散預(yù)測(cè)模型可為研究多因素下炭質(zhì)泥巖崩解中累積表面能增量預(yù)測(cè)模型提供理論參考。

5)結(jié)合工程實(shí)際，在處理炭質(zhì)泥巖路堤填料問(wèn)題時(shí)，可采用預(yù)先崩解方式，破碎壓實(shí)減少炭質(zhì)泥巖與外界的接觸表面積，降低其崩解所需的表面能，從而達(dá)到炭質(zhì)泥巖充分崩解的效果。