红层泥岩力学参数与声速相关性试验研究.pdf

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1、第31卷第11期长江科学院院报Vo1．31No．112014年11月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteN0v．2Ol4DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2014．11．011红层泥岩力学参数与声速相关性试验研究谭新，蒲瑜，彭伟(1．长江科学院重庆岩基研究中心，重庆400026；2．重庆建筑工程职业学院发展规划与科技处，重庆400072；3．招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁结构动力学国家重点试验室，重庆400067

2、)摘要：声波在岩石中的传播速度与岩石强度、变形特性密切相关。以重庆红层地区的169个泥岩样品为研究对象，运用单轴抗压强度试验、单轴压缩变形试验及声速测试等方法进行对比试验研究，采用不同函数关系建立了红层泥岩单轴抗压强度R、弹性模量E与纵波声速的关系，比较分析：认为红层泥岩采用二阶多项式表达它们的关系最佳，红层泥岩单轴抗压强度R与纵波声速经验关系为：R=4．7×10×；一0．0234+33．771；E与纵波声速经验关系为：E=0．0037×一19．312；+27333。结合某工程地勘钻孔声波测试成果，运

3、用建立的相关关系对岩体力学参数进行了计算分析，提出了该场地的单轴抗压强度建议值为5—6MPa，岩体弹性模量建议值为2000～3000MPa。关键词：红层泥岩；声速；单轴抗压强度；弹性模量；二阶多项式中图分类号：P542．3文献标志码：A文章编号：1001—5485(2014)11—0051—05质绢云母板岩为指数函数关系，f=ae(f为尺或E，e是自然常数，约等于2．72；a和b是待定系数)；1工程概况粉砂质板岩为线性函数关系，f=aV．+b(f为R或红层主要是指外表红色(紫红、褐红等)的碎屑E)，其

4、相关性较好，具有一定的代表性，但是影响a，岩沉积地层，主要沉积时代为三叠纪、侏罗纪、白垩b的因素较多，所以该经验式也存在一定的局限性；纪及第三纪，广泛分布于我国西南、华南、华中及西赵明阶对13个具有不同孔隙率和不同风化的重北。随着我国基础建设的加速，许多工业与民用建庆粗细砂岩试样进行单轴压缩试验，根据试验后的筑、水利水电工程以及交通工程等项目均处于红层标定曲线得出了岩石单轴抗压强度与岩石未受荷时地区。按岩石学分类，红层分为黏土岩类、砂质岩类的纵波速度的关系也为指数关系：R=和砾岩类3个岩类。其中重庆地

5、区主要为前2类，93867e‘Vp。燕静在室内测定岩石声波速度、其特点是风化以泥化为主，结构密实，孔隙率低，是单轴抗压强度试验方法的基础上，利用多种回归分较好的隔水层，可见水平层理和缓波状层理，一般具析方法，研究了声波波速与岩石单轴抗压强度相关有较强的浸水崩解性。泥岩是红层中最具代表性的关系。刘洋等综述了岩石动力参数测试方法及一类岩石，具有失水易开裂、崩解、强度低等特殊工现状，并列举了国内外大量岩石动静对比关系，但未程地质特征。特别强调软岩动静对比关系特点。李维树等从岩石的某些物理力学参数与声学参数相

6、关性研实际工程应用出发，统计了l2个大中型水电站503究文献较多，但针对分布广泛的红层软岩研究较少。个动静试验点岩体弹性模量与波速之间符合指数函李维树在分析三峡坝区岩体动静法测试数据基数关系，统计对象包含了坚硬岩和软岩，并分析了影础上，建立了坝区岩体变形特性的动静对比相关式。响建立动静关系的条件及影响因素。比较接近的文李岩通过对30组花岗闪长岩的纵波速度与岩石献是燕静等对西南地区红层砂岩和泥岩进行动单轴抗拉强度之间的关系进行统计，最终得出其幂静对比测试，分析比较了多种回归方法并进行了显函数关系式为：R

7、=0．217。。兰光裕对300著性检验，最终选用直线方程为室内试验数据处理余块板岩进行室内物理力学试验，得到纵波值与饱分析的数学模型。和抗压强度和饱和弹性模量的相关经验式为：粉砂综上所述文献可知：①岩石力学参数与波速相收稿日期：2014—08—02基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费资助项目(CKSF2013039)；重庆市教委科学技术研究项目(K．I133301)作者简介：谭新(1981一)，男，重庆潼南人，工程师，硕士，主要从事岩石力学试验研究方面的工作，(电话)023—88192714(

8、电子信箱)juder-tan@163．com。52长江科学院院报2014丘关性研究成果主要为坚硬岩石，软岩研究的较少，而单轴压缩变形试验：在100kN压力机上进行变有针对性地对红层泥岩研究更少；②函数关系不统形试验，用千分表测量轴向和横向变形，标距为一，有直线函数、多项式、指数函数和幂函数等，对同10cm，采用逐级一次循环法加载进行试验，按规范一岩石不同学者建立了不同的函数关系，一方面与计算样品的弹性模量E。样本数量有关，另一方面与习惯有关，理论上对同一