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《应力途径-岩石的强度和体积膨胀》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1夕79年11月申司砰学第n期应力途径、岩石的强度和体积膨胀陈顺姚孝新耿乃光(国家地震局地球物理研究所)摘要,在以下三种应力途径实验中研究了济南辉长岩和房山花岗岩的强度和体积膨:A吼,胀型增加最大主应力使岩石破坏;B型一从某一应力状态开始保持叭—,:,不变而减小围压直至岩石破坏;c型保持,不变增加围压这时岩石不发生破.,—,,坏结果表明岩石强度与体积膨胀及应力途径有关在一定条件下B型实验岩石强度较A型为低.与A型实验中岩石的体积膨胀相比较,B型实验中岩石处于一种过密状态,而在C型实验中处于一种超膨胀状态.日!.当一、J.七二刀:岩石在压应力作用下表现出两个
2、明显的特征(l)岩石强度与围压有关济南辉长岩的单...25千巴,1378千【,,.2轴压缩强度为而在千巴围压下强度增加为巴()临破坏前岩石非弹性Bre〔,,体积的增加ac等咐旨出当施加于岩石上的差应力达到其强度一半左右时其体积发生非,“”,“”、、弹性增加产生膨胀现象膨胀引起了岩石许多物理性质如渗透性电阻率弹性、的.—“”波速度声发射活动性显著变化有人曾根据岩石的这种膨胀特性企图进行地震预:3〕.—报,例如岩石破坏之前物理性质变化的多样性随着观测资料的积累发现了一些现象用目前的理论与模式都难于解释.因此—需要对岩石的强度和体积变化问题作进一步的研—究.迄今
3、为止,各种理论和模式的实验基础主要是常规三轴压缩实验.即在流体围压俩~丙~几~月之下增加轴向应力山,使岩石样品破坏.岩石的加载情况可以用应力空间应力、。2、.,。:点(氏几)的移动轨迹即应力途径来描述常规三轴实验中应力途径是与轴平行的.—,。:平行地球内部应力的变化远比常规三轴实验的情况复杂得多应力途径也不限于与.VonK泛rn【‘1,Ber〔,,,raee『‘,urre‘7,的一种情况m二okB和Mll曾研究了三轴压缩和拉伸实验岩石.2「8],的强度19九年茂木清夫研究了中等主应力,对岩石强度的影响但其工作还仅限于应力:.,。途径与轴平行的情况关于各种不
4、同应力途径下的实验结果很少报道但途径的影响显然是一个不应忽视的问题.为了研究这个问题,我们进行了三种不同应力途径的三轴压缩实验.氏~丙~氏~p,,A型实验首先对岩石样品施加围压然后保持处~吼~p不变本文1979年4月19日收到.1094国科学1979年,.,,增加最大主应力氏直至岩石破坏A型实验就是常规三轴压缩实验应力途径为平行,的表1岩石样品的几何形状与加载情况样品的几何形状功50又110毫米端面不平度0.1毫米<一a:10,/秒(变化时)应变率一‘,10/秒(a变化时)2表岩石的矿物分析密度(克/晶粒平均直岩石3矿物成份(%)厘米)径(毫米).石单斜辉
5、石济南辉;:斜长石长岩一一橄榄石斜方辉石J1,乙,‘nU,‘曰J工了j成一工护b一6OI.钾长石图1不同应力途径的三轴压缩实验斜长石昌平花2.6011.46⋯石英直线(图1中的A).岗岩,黑云母B型实验在一定围压下当岩石所氧化物叭一,受差应力几约为破坏强度80多时减。2、,,.,.,叭小围压氏保持不变直至样品破坏在这种情况下应力途径为垂直于轴的直线(图1中的B).C型实验当岩石所受差应力达到其破坏强度的90务左右时,几,仍,丙增加保持不..,变这时岩石样品将不发生破坏应力途径为垂直于巩轴的直线(图1中的C),,实验中我们测量了不同应力途径的济南辉长岩和昌平
6、花岗岩的体积变化和强度同时观、,.狈J了岩石的弹性波速度声发射活动性的变化还对岩石的微观结构进行初步的分析实验设备和测量方法的详细描述见文献〔11.实验样品的几何形状与加载情况(见表l),岩石的矿.物分析见表2、“”“,,二岩石的过密状态与超膨胀状态B型和c型A3.A,实验中岩石体积变化与型实验十分不同(表)在型实验中辉长岩体,:2...。~。十。+。3。,~,05,10,13积应变随差应力巩一妈变化的曲线见图2其中围压千巴的,.L,三条曲线是测量得到的其余由内插得出在流体静压力(。一碗一几~力作用下岩石受到,,.,,。密度增加当保持处一丙一p不变叭,均匀
7、压缩体积减少增加最大主应力时在差应力作.用下岩石体积开始仍然减小,当差应力大约为岩石强度一半左右时,密度增加体积变化曲线.,.,就偏离了直线其偏离部分D即为岩石的膨胀量当差应力达到某一值鲡后岩石体积开.;,,.,,。围压越大岩石的始增加代表了一定围压下岩石能达到的最大密度的差应力值显然.,.密度和喻值亦越大从图2可见在不同差应力情况下岩石体积的变化率是不同的“。<“吮<0,会:、第1期陈颗等应力途径岩石的强度和体积膨张1095二,,当~鲡时a,叮。,当>日弓>Od外二!醉葬孔浓
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11、△夕”iu一一仃、,-fo—图2辉长岩体积应变曲线(A型实验)即差
