巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeologyx-程地质学报1004—9665／2013／21(1)一0138—05巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究木张家铭①刘宇航①罗昌宏②中思然②(①中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074)(②湖北宜巴高速公路建设指挥部兴山443700)摘要采用MTS压力试验系统对巴东组紫红色泥岩进行4个不同级别围压的二轴压缩试验和单轴试验。得到J，巴东组紫红色泥岩在这5个围压下的全应力一应变曲线。根据试验结果，把全应力一应变曲线分为4个主要阶段，并分析r屈服强度、峰值强度、残余强度随围压的变化规律，结果表明，它们与围压成线性增大

2、关系，满足库伦一莫尔强度准则。同时，根据试验曲线，利用双线性一线性软化一残余理想翅性模型来模拟巴东组紫红色泥岩，并给出了每一段的本构方程，确定了相l火参数，可供类似的工程参考。关键词岩石力学巴东组泥岩三轴压缩试验本构模型四线性模型中图分类号：P642文献标识码：ATRIAXIALCoMPRESSIONTESTANDCONSTITUTIVEMODELFORREDMUDSToNEoFBADoNGFoRMATIoNZHANGJiaming①LIUYuhang①LUOChanghong②SHENSiran②(@EngineeringFaculty，ChinaUniversityof

3、Geosciences，Wuhan430074)(②TheConductorDepartmentoftheHighwayfromYichangtoBadongofHubeiProvince，Xingshan443700)AbstractUsingMTStestingmachine，thetriaxialcompressiontestwithfourdifferentconfiningpressuresandtheuniaxialcompressiontestarecarriedoutontheredmudstoneofBadongformation．Thecompletes

4、tress—straincurvesoffivedifferentconfiningpressuresareobtained．Accordingtotheresults，thecompletestress—straincurveisdividedintofourmainphases．Therelationshipsoftheyieldstrength，thepeakstrength，andtheresidualstrengthwithconfiningpressureareanalyzed，respectively．Theresultsshowthattheygetalin

5、earincreaserelationshipwiththeconfiningpressure．Also，thebilinearelastic—linearstrainsoftening—residualidealplasticmodelisfoundforthemudstone．Theconstitutivemodelofeachpartisdiscussed．Therelatedparametersarecalculated．KeywordsRockmechanics，MudstoneofBadongformation，Tnaxialcompressiontest，Co

6、nstitutivemodel，Rockstrengths收稿日期：2012—03—08；收到修改稿日期：2012—09—26．基金项目：湖北省交通运输厅科技项目(2011—700—3—13)资助．第一作者简介：张家铭，主要从事岩土力学方面的研究．Email：zjmnm@163．COlll21(1)张家铭等：巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究139l引言3试验结果分析岩石作为一种典型的非均质材料，其力学性质3．1全应力一应变曲线复杂多变，其强度和变形特性是工程设计和理论计从全应力一应变曲线(图1)图中可以看出，随算的基础。同时，岩体通常处于三维应力场中，因而着围压的

7、增大，岩石峰值强度呈增大趋势。并且，从研究岩石在三向应力场中的力学特性对于隧道工程弹性阶段的斜率(即弹性模量E)变化可以看出，斜和边坡工程等具有重要意义。率随着围压增大而变大，说明试样具有一定的压硬三叠系巴东组(T：b)紫红色泥岩强度低，黏土性。矿物含量较高，岩石粒间孔隙普遍发育，成岩作用不彻底，属典型的软岩，发育的软弱夹层常成为岩质滑坡的滑动带。本文通过三轴压缩试验得到了巴东组紫红色泥岩在不同围压下的三轴压缩曲线，并把全应力一应变曲线划分为4段，将双线性一线性软化一残余理想塑性模型应用到巴东组紫红色泥岩，并建立了