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Abstract

The strength of rock strongly depends on the water content especially when the rocks contain clay materials. The interaction between soft rock and water always threaten the soft rock engineering projects. For this problem, new sets of laboratory experiment systems are developed to simulate the interaction between soft rock and water or vapor. In this paper, the principles of experiment systems are introduced with particular reference to the application on soft rock in Mogao Grottoes, one of the world famous ancient sites in China. Two kinds of rock samples, the sandstone and muddy sandstone, are obtained by in-situ sampling system. Then the laboratory experiments are performed under different environment conditions. By the specific boundary conditions design, the physical-chemical effect and mechanic effect on water absorption of rock samples are separated for further mechanism study by the experiment system, and the different hydrological actions of water and vapor under variable experiment environment are obtained. The interaction mechanism is discussed with assistant methods, such as SEM (Scanning Electron Microscope), mercury injection test, X-ray diffraction analysis and etc. With the relation between water content and soft rock strength, the study may provide guidance and basis for the soft rock engineering in the future.

Nuevo Sistema Experimental de Interacción entre Roca Blanda y el Agua: Caso de estudio de la roca de soporte en Mongao Grottoes

Resumen

La resistencia de la roca es fuertemente dependiente de la humedad, particularmente cuando las rocas contienen minerales arcillosos. La interacción entre rocas blandas arcillosas y el agua siempre es un problema en proyectos de ingeniería. Para atender este problema, el trabajo presenta un nuevo sistema de ensayos de laboratorio que permiten la simulación de la interacción entre la roca blanda y el agua o el vapor de agua. El documento introduce los principios de los sistemas experimentales propuestos, con referencia particular a rocas blandas de Mogao Grottoes, uno de los sitios famosos a nivel mundial más antiguos de China. Dos tipos de muestras, areniscas y areniscas lodosas, fueron obtenidas mediante sistemas de muestreo in situ. Posteriormente se realizaron diversos experimentos en laboratorio, bajo condiciones ambientales diversas. Con un diseño con condiciones de frontera específicas, los efectos físico-químicos y mecánicos sobre la absorción de agua en las muestras fueron separados, para el estudio posterior del mecanismo de interacción mediante el sistema experimental, así como las diversas acciones hidráulicas del agua y el vapor bajo experimentos en ambientes diferentes fueron establecidas. El mecanismo de interacción es discutido con métodos de apoyo tales como el Microscopio de Barrido Electrónico (SEM por su sigla en inglés), ensayos de porosimetría de inyección de mercurio, análisis por difracción de rayos X, etc. Con el establecimiento de relaciones entre contenido de agua y la resistencia de la roca blanda, este estudio proporciona una aproximación y las bases para el mejoramiento de la ingeniería de rocas blandas en el futuro.

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