微裂隙对灰质泥岩强度的影响分析.pdf

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1、第44卷第22期人民长江Vo1．44．No．222013年11月YangtzeRiverNov．．2013文章编号：1001—4179(2013)22—0086—04微裂隙对灰质泥岩强度的影响分析赵东宁，李明霞，张艳霞，王成(华北水利水电大学资源与环境学院，河南郑州450011)摘要：通过开展不同围压下灰质泥岩的三轴压缩试验，研究了岩样中的微裂隙对岩石强度的影响。研究认为，岩样应力应变曲线中的压密阶段变形可分为由微裂隙被压密产生的变形和试样的压缩弹性变形两部分，其中前者占主导；同样，压密阶段储存的弹性势能亦可分为由微裂隙被压密储存的势能和由材料压缩变形储存的势能，将两

2、者之比定义为能量裂隙密度。并进一步建立了岩样峰值强度与能量裂隙密度之间的线性关系．数据分析表明，两者的拟合关系较好。关键词：微裂隙；压密强度；能量裂隙密度；弹性势能；峰值强度中图法分类号：P642文献标志码：A在岩体微裂隙的研究方面国内学者取得很多研究面，杨圣奇等利用伺服试验机对大理岩进行了常规三成果。王平等对香港元朗地区的大理岩采用超声测量轴压缩试验，研究了岩样三轴压缩变形破坏及其能技术、单轴压缩试验等方法分析其微裂隙与力学性质量特征和不同围压下，三轴压缩的塑性变形量、能耗与间的关系，同时探讨其内部的结构变化。试验发损伤岩样单轴压缩时的强度、平均模量、能耗特征的变现

3、，此地区的大理岩可分为脆性和韧性大理岩两类，两化规律。谢和平等从能量的角度出发，分析研究了岩类大理岩的微裂隙密度存在明显差异，抗压强度均随石的变形破坏过程，揭示了这一过程中能量耗散及着微裂隙密度增大而降低，尤其对脆性大理岩而言强能量释放特性。相关试验研究揭示了应力应变曲线不度降低幅度更大。寇绍全等对不同温度热处理的花岗能很好地描述岩石破坏的这一特性，在大体相同的应岩试件进行了巴西实验，并通过对裂隙微观特征及力应变曲线下，试件的破坏形式不同，能量释放量完全宏观力学性质的分析，认为把对裂隙的直接观察和问不同。接观察方法结合起来，既可得到裂隙的个别特征又能近些年，不少学者采

4、用不同方法研究了微裂隙的得到裂隙的宏观总体特征，在此基础上建立了抗拉强微观特征及宏观力学性质，并随着计算机的发展又运度与微裂隙密度的关系。范雷，周火明等通过分析压用了数值模拟方法研究微裂隙对岩石强度参数的影剪微裂隙尖端应力场，对含微裂隙岩体的起裂强度响。其中，岩石三轴实验的研究主要集中于全应力应进行了估算，进一步分析了工程岩体中的微裂隙对强变曲线的线弹性线阶段和峰值后曲线阶段，忽略了应度参数的影响。其研究表明，随着围压增加，岩体的起变曲线压密段和不同围压对压密段岩石压密强度及其裂强度增大，起裂角减小，当围压一定且仅当微裂隙与应变的影响，尤其是对存在较为明显的裂隙压密阶

5、段最大主应力夹角在阈值范围内时，微裂隙才对岩体的的应力应变关系曲线的研究还有不足。本文通过对含起裂强度产生影响。因此对于浅表工程岩体，岩体破粉砂灰质泥岩开展不同围压下的三轴压缩试验研究，坏主要是受贯通裂隙控制，采用数值分析方法时可以运用能量的观点研究了灰质泥岩在压密段的能量传递忽略微裂隙对岩体力学特性的影响。特征，重点分析了灰质泥岩压密阶段试样的变形、储存在运用能量方法分析岩石的受力与变形破坏方的弹性势能、压密强度、峰值强度等与围压的关系。收稿日期：2013—06—08基金项目：国家自然科学基金资助项目(41140030)；郑州市创新型科技人才培育计划领军人才项目(1

6、0LJRC185)作者简介：赵东宁，男，硕士研究生，主要从事岩土工程方面的研究。E—mail：511801440@qq．eom第22期赵东宁，等：微裂隙对灰质泥岩强度的影响分析87应力增量较小，应变增量较大，应力应变曲线斜率逐渐1试验描述及分析增大，曲线呈现下凹形。对于OA段的曲线形状，可近本次试验采用的三轴试验仪器是Tw一2000微机似看作二次抛物曲线并通过数值拟合可得到二次曲线控制伺服岩石三轴压力试验机，仪器最大轴向力2000拟合方程kN，最大围压为80MPa。该试验机在系统测量精度0-=A+Bel(1)1％范围内，可进行常规岩石单轴、三轴压缩试验。式中，A，B均

7、为常数且相关系数均为0．99，相关性很试验选用的岩石试样为宁夏固原地区含粉砂灰质好。泥岩，其矿物成分见表1。岩样采集后立即用蜡封好，运抵实验室后，用切割机将岩芯两端面切割平整，在磨石机上进行研磨，制成长径比为1：2的圆柱形试样。制备成标准试样后，为减少试样的离散性，尽可能选取物理力学性质较为一致的岩样试样进行试验。表1泥岩试样的矿物成分含量分析％矿物成分含量矿物成分含量泥质矿物55—66石英碎屑3—6方解石32～35褐铁矿1～2图2典型的含粉砂灰质泥岩应力应变全过程曲线三轴压缩试验围压选取3个级别，分别为1，3，5MPa。每组每个岩石试样先加围压，待