2024年4月28日发(作者：oppo全部手机型号发展史)

第１Ｏ卷第３期　

２　０　１　２年６月　

水利与建筑工程学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｒａｌ　ｕ

Ｖｏ１．１０　Ｎｏ．３　

Ｊｕｎ．，２０１　２　

泥岩变形特性与能量特征的试验研究　

韩铁林　，陈蕴生　，谢　涛２，余　朝　，何明明　

（１．西安理工大学岩土工程研究所，陕西西安７１００４８；２．贵州省冶金设计研究院，贵州贵阳５５０００５）　

摘

一

要：由于软岩组成的复杂性和工程的严重危害性，使其成为岩土工程领域最为复杂的前沿课题之　

。

通过对三元隧道中的泥岩进行了常规三轴压缩试验研究，分析了泥岩的强度、变形特性及其能量特　

性。低围压下泥岩的ｓ３～ｅ　关系曲线呈上凹型；高围压下，呈下凹型。并且泥岩试样的侧向变形对围　

压的敏感程度大于轴向变形。试样破坏应变能随着围压的增大而增加；实验机对试样所做的功大于试　

样破坏时实际吸收的能量，这主要因为试样侧向膨胀对液压油做功而持续释放能量，使得实验机对试样　

所做的功大部分用于对液压油做功。该研究对与泥岩相关岩土工程的设计和施工有一定的理论和借鉴　

作用。　

关键词：软岩；三轴试验；泥岩；变形特性；能量特征　

中图分类号：ＴＵ４５８　．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１１４４（２０１２）０３－－０１１６＿　５　

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍｅｄｍｎｉｅｓ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｍｕｄｓｔｏｎｅ　

ＨＡＮ　Ｔｉｅ—ｌｉｎ　，ＣＨＥＮ　Ｙｕｎ－ｓｈｅｎｇ　，ＸＩＥ　Ｔａｏ２

ＹＵ　Ｚｈａｏ　，ＨＥ　Ｍｉｎｇ．ｒｕｉｎｇ　

，

（１．Ｉｎｓｔｈｕｔｅ　ｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃｌＥｎａｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａａ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｍｅｔａｌｌｒｇｉｕｃａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ　５５０００５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｔｏｐｉｃｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｂｅｃａｕｓｅ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｒｍｆｕｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒｉａｘｉｌａ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　

ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｓａｎｙｕａｎ　ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ，ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｄ—　

ｓｔｏｎｅ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｕｎｄｅｒ　ｌｏｗ　ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅ　ｅ３～　１　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　

ｗｏｕｌｄ　ａｐｐｅａｒ　ｔｏ　ｂｅ　ｕｐ—ｃｏｎｃａｖｅ，ａｎｄ　ｕｎｄｅｒ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｔ　ｗｏｕｌｄ　ａｐｐｅａｒ　ｔｏ　ｂｅ　ｄｏｗｎ—ｃｏｎｃａｖｅ．Ｔｈｅ　ｒａｄｉａｌ　ｄｅ—　

ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｏｎ　ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｉｔｓ　ａｘｉａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　

ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｌｉｎｅａｒｌｙ　ａｓ　ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｄｏｎｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　

ｔｈａｎ　ｉｔｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｂｓｏｒｂｅｄ　ａｃｔｕａｌｌｙ　ｗｈｅｎ　ｉｔ　ｆａｉｌｕｒｅｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　ｃｏｎｔｉｎｕａｌｌｙ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｒａｄｉａｌ　ｄｅｆｏｒ—　

ｍａｒｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｉｓ　ｍｏｓｔｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｏｉｌ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｈａｖｅ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒ—　

ｅｎｅｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ　ｒｏｃｋ；ｔｒｉａｘｉａｌ　ｔｅｓｔ；ｍｕｄｓｔｏｎｅ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｅｎｅｒｇｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

在岩土工程中经常遇到工程地质条件很差的软　

弱岩体，常见的有泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、粗（细）砂　

稳性差、变形大、遇水后强度迅速降低等特点，对软　

岩的加固补强处理一直困扰着工程建设的规模和发　

岩、页岩等。它们或是由于成岩时间短或成岩条件　

差，成岩过程中经过沉积和压密而未固结或处于弱　

胶结状态；或是受构造作用后又经蚀变、风化和水化　

展，这使得软岩工程问题成为当今世界岩土工程界　

最复杂的工程技术问题之一。　

软岩中以泥岩最为常见，泥岩是一种介于一般　

等作用形成，有些还介于岩石和土之间的过渡性岩　

体也属于软岩范围＿１ｊ。这类岩石具有孔隙率大、水　

硬岩、硬土之间的软质岩石，其矿物成分复杂，主要　

由粘土矿物（如水云母、高岭石、蒙脱石等）组成，其　

收稿日期：２０１２—０２—０８　修稿日期：２０１２—０３　２２　

作者简介：韩铁林（１９８５一），男（汉族），陕西蓝田人，博士研究生，研究方向为岩石力学。　

第３期　韩铁林，等：泥岩变形特性与能量特征的试验研究　１１７　

次为碎屑矿物和有机质，当其含有较多的亲水矿物　含水率５．１％一７．６８％。将岩石加工成直径７５　ｒａｉｎ、　

（主要是蒙脱石）时，往往浸水膨胀，由于其膨胀的不　

均匀性，加上粘土矿物的溶蚀以及各种次生作用，破　

坏了泥岩天然的结构，从而降低泥岩的力学强度，造　

成许多不良的工程问题。　

随着试验手段——刚性试验机和伺服试验机的　

广泛应用，将岩石力学性质的研究提高到一个新的　

水平＿２　Ｊ。虽然国内外针对软岩问题进行了大量的研　

高度１５０　ｎ硼的圆柱体试样，符合国际岩石力学学会　

规定的高径比２．０～２．５的要求。试样加工精度满　

足试样两端面不平行度误差≤０．００５　ＩＴＩｌｌｌ，断面不平　

整度误差≤０．０２　ｒｎｍ；沿试样高度上直径误差≤０．３　

ｎａｌｎ。为了保证试件性质的相对一致性，每一组试件　

尽量从同一块较大的岩块钻取。　

１．２试验方案　

究ｌ０　，如许宝田等ｌ１１　Ｊ研究了泥岩在三轴条件下　

（１）依据泥岩的埋深和地应力条件，三轴压缩　

试验的围压分别为０　ＭＰａ、１　ＭＰａ、１．５　ＭＰａ、２．０　ＭＰａ　

和２．５　ＭＰａ。　

各应力一应变阶段特性；文献［１２］对泥岩的损伤特　

性进行了试验，分析了泥岩损伤变量随主应力差变　

化关系，结果表明泥岩损伤变量与主应力差呈双曲　

线数学关系。但由于对泥岩的研究方法和理论不同　

于硬岩和硬土，因此到目前为止，从能量的角度对泥　

岩进行分析研究还鲜见报道。　

（２）三轴实验时，先以０．５　ｍｍ／ｍｉｎ的加载速率　

施加轴向压力至１．０　ｋＮ，然后施加围压至预定的围　

压，并保持围压在试验过程始终不变，采用位移控制　

试验过程，控制速率为０．５　ｒｍｎ／ｍｉｎ，直到试样破坏。　

本文以三元隧道中的泥岩为研究对象，进行了　

常规三轴压缩试验，并在实验的基础上，分析了不同　

侧向压力时岩石力学特性、变形特性和能量特征，对　

与泥岩相关岩土工程的设计和施工有一定的理论和　

（３）加载过程中实时记录各类条件下不同围压　

的全应力一应变曲线。　

２试验结果及分析　

下面分析不同围压条件下泥岩的变形特性、强　

度特征及其能量特性。　

２．１变形特性　

借鉴作用。　

１试验仪器及方法　

１．１试验仪器及试样制备　

根据应力一应变曲线（如图１所示）中偏应力　

（　一　３）与ｅ　、￡３关系曲线上的直线段斜率计算得　

试验仪器采用西安理工大学岩土所与长春朝阳　

试验仪器有限公司联合研制的ＷＤＴ．１５００多功能材　

料试验机，该试验机由轴向加载系统、围压加载系　

到岩石的平均弹性模量，计算结果如图２所示。　

由图１中　一盯　～ｅ　关系曲线可知：试验初期，　

统、横向剪切系统、声波检测系统、计算机控制与量　

测系统５个部分组成。最大轴向力为１　５００　ｋＮ，最　

大围压８０　ＭＰａ，轴向、径向变形测量范围分别为０～　

１０　ＩＴｌＩｎ和０～５　ｒａｉｎ。　

在一定的初始轴压和围压的共同作用下试样已经完　

成了压密阶段处于弹性阶段（只有０　ＭＰａ下出现裂　

隙压密阶段）。随着围压的增大，试样的屈服应力和　

弹性模量均逐渐增大，表明泥岩试样的强度和刚度　

随着围压的增大而增大，这是一般岩石都具有的普　

遍特性【¨　。　

本试验选择完整性和均匀性相对较好的泥岩作　

为研究对象。该泥岩的平均密度为２．１４　ｇ／ｃ￣３，天　

然抗压强度２．９４８　ＭＰａ～３．１０８　ＭＰａ，变化幅度较小，　

．

１　０　．０　５　０　０　５　

１　０　１　５　２　０　

岛／％　

占１／％　

图１　不同围压下泥岩的　１一　３　ｅ１、ｅ３关系曲线　

１１８　水利与建筑工程学报　第１０卷　

从图１中　一　～ｅ　关系曲线中可以看出：在试　

验初期，在一定的初始轴压和围压共同作用下试样　

完成了压密过程处于弹性状态，随着围压的增加曲　

线的斜率也逐渐增加；同时，屈服应力和最大应力也　

随围压的增大逐渐增大，塑性变形增大。当围压为　

２．０　ＭＰａ，偏应力到２．８９　ＭＰａ时，０－１．－０　～￡　曲线已　

经偏离直线段，但图１中的０－１．－０　～ｓ　关系曲线仍然　

保持某种线性关系，直到偏应力为４．１３　ＭＰａ时才偏　

离直线段（围压为１．０　ＭＰａ和１．５　ＭＰａ也同样出现类　

似的情况）。这主要是由于侧向变形不仅受轴向压力　

的作用而膨胀，还要受到围压的抑制作用；而轴向变　

形主要受轴向压力的作用，这使的ｅ　脱离线性段要　

比ｅ１早。　

０　

聃　

【刊压／ＭＰａ　

图２弹性模量与围压的关系　

图３不同围压下泥岩的　３～￡Ｉ曲线　

从图３中可以看出，随着围压的增加，曲线的斜　

率逐渐减小（在弹性变形阶段（０～ａ段））；低围压　

（１．０　ＭＰａ和１．５　ＭＰａ）下曲线呈上凹型；围压为２．０　

ＭＰａ时，曲线呈下凹型。主要由于低围压下岩石主　

要受各向异性的控制，其内部呈现明显不均匀特性，　

加之围压对侧向变形的抑制作用比较小，从屈服阶　

段（ｎ～ｂ段）开始侧向变形增加较轴向应变快，到破　

坏阶段（ｂ～Ｃ段）时这种现象更加明显（△ｅ　》△ｅ　），　

ｅ　～￡　关系曲线呈上凹型。高围压（２．０　ＭＰａ）下，试　

样的各向异性明显减弱，各向同性逐渐提高，围压对　

侧向变形的抑制作用加强，要达到相同的侧向变形，　

围压较高的试样需要施加较大的轴向变形，这一点　

在试样的屈服（ａ～ｂ段）和破坏阶段（ｂ～Ｃ段）表现　

的更为显著，￡３～ｅ１关系曲线呈下凹型。由此可知，　

围压对试样的侧向变形的影响大于轴向变形。　

２．２强度特征　

库仑（Ｃｏｕｌｏｍｂ）准则认为，岩石的破坏主要是　

剪切破坏，岩石的强度，即抗摩擦强度等于岩石本身　

抗剪切摩擦的粘结力和剪切面上法向力产生的摩擦　

力。Ｃｏｕｌｏｍｂ准则可以写成：０－１＝０＂３Ｎ＋　。式中：　

和Ⅳ均是强度准则参数，分别为：　

：

２Ｃｃｏｓ￣／（１一ｓｉｎ￥）　（１）　

Ｎ＝（１＋ｓｉｎ￣ｂ）／（１一ｓｉｎ６）：ｔａｎ２（４５。＋　／２）　

（２）　

式中：Ｃ为粘结力或内聚力（ＭＰａ）；声为内摩擦角　

（。）。　

泥岩的最大应力０－与围压　的关系如图４所　

示，利用Ｃｏｕｌｏｍｂ准则进行回归后可以得到：　

－０＝３．９８６０－３＋１．７８５　（３）　

据此计算得到的粘结力Ｃ为０．４４７　ＭＰａ，摩擦　

系数　＝ｔａｎ声＝０．７４８，内摩擦角：　：ａｒｃｔａｎｂｔ：　

３６．７９。。　

由于图１中没有出现应力降低，无法确定试样　

的峰值强度，这里定义其达到相同轴向应变时对应　

的应力值为最大应力０－。随着围压的增大，０－也随着　

增加。由图２、图４可知，虽然弹性模量也随围压的增　

大而增大，但比起　来说，其对围压的敏感程度较低　

一

些。　

低围压下试样内部呈不均匀化，主要受各向异　

性控制，岩石呈张拉破坏，侧向鼓胀明显。高围压下，　

岩石试样被压密，各向异性逐渐减弱，各向同性有所　

提高，岩石发生塑性破坏，表现出一定的应变硬化现　

象。　

２．３　能量特性　

岩石试样在加载过程中，试验机对试样轴向压　

缩所做的功，即试样破坏所消耗的能量　为　

：

【ＦｄＭ：ＡＬｌ　ｄ　：Ａ　１　（４）　

式中：Ａ为岩石试样的截面积，Ａ＝　１　７ｒＤ　；Ｌ，Ｄ分　

别为岩石试样的长度和直径；Ｋ　为试验机对单位体　

积材料所的功，相当于轴向应力一应变曲线下方的　

面积，单位为ＭＪ／ｍ３，与应力的单位ＭＰａ实际上是等　

同的。　

轴向压缩时，试验机对试样所做的功就是岩石　

材料所吸收的能量。但试样在围压作用下发生变形　

第３期　韩铁林，等：泥岩变形特性与能量特征的试验研究　

岂＼　蜡　

６　４　２　Ｏ　８　６　４　２　

ｌ１９　

时，围压也对试样做功。在常规三轴压缩实验中，试　

样是在环向膨胀对三轴压力缸中液压油做功，因而　

泥岩破坏时实际吸收的能量曲线虽然与文献　

『１５］中一样，随着围压的增大，也逐渐增加。但与之　

不同的是，随着围压的增加，泥岩实际破坏时耗散的　

能量随围压的增加，变化幅度比较大。而且，随着围　

压的增加，泥岩破坏时实际吸收的能量曲线并不是　

沿着同一曲线变化的，这足以说明，成岩时间比较短　

的泥岩材料结构的非均质性非常明显。　

岩石材料实际吸收的能量小于试验机轴向压缩时对　

试样所做的功，所以在三轴试验中岩石试样实际吸　

收的能量　，即：　

ｒ　

√　

ｒ　

Ｋ＝ｌ　ｅＴｌＣｌｅｌ＋２Ｉ　ｏ＇３ｄ￣３　（５）　

式中：Ｋ的单位为ＭＪ／ｍ３，与应力单位ＭＰａ等同；ｅ１　

和ｓ　分别为试样的轴向应变和环向应变，且环向应　

变ｅ　为负值由岩石试样泊松比效应可知　

＝一￡３／ｓ１　（６）　

围压／ＭＰａ　

图４最大应力与围压的关系　

图５不同围压下泥岩Ｋ】～￡１曲线　

图５为不同围压下试验机对单位体积材料所做　

的功，Ｋ　的单位为×１０２　ＭＪ／ｍ３，曲线附近的数字为　

围压值。由图可知，试验机对单位体积材料所做的　

功随着围压的增加而增大。单轴压缩条件下试样破　

坏时吸收的能量很小，而且其增加的较为缓慢；围压　

为２．５　ＭＰａ时，试验机对单位体积泥岩试样做的功　

为２．２９　ＭＪ／ｍ３，约为单轴压缩条件下的１２．７２倍。　

图６为不同围压下试样轴向压缩破坏的能量分　

析，Ｋ的单位为Ｘ　ｌｏ２　ＭＪ／ｍ３，曲线附近的数字为围　

压值。由图６可知，随着围压的逐渐增加，泥岩试样　

破坏时耗散的能量也逐渐地增加。低围压下，泥岩　

试样破坏时实际吸收的能量很小，而且相对高围压　

下，其增加的得较为缓慢；但高围压时泥岩试样破坏　

时实际吸收的能量很大，而且其增加的较为迅速。　

２Ｏ　

１６　

量’２　

：　

２　８　

４　

０　１　２　３　

占ｌ／％　

图６不同围压下泥岩试样能量耗散特征　

ｌ刊压／ＭＰａ　

图７　Ｋ与围压的关系　

而且从图６中还可以看出，试样单轴压缩破坏　

时实际吸收的能量很小，只有０．１８　ＭＪ／ｍ３，试验机对　

单位体积材料所做的功等于其破坏时耗散的能量。　

围压为２．５　ＭＰａ时泥岩试样破坏时实际所需的能量　

高达１．５１　Ｍｊ／ｍ３，这充分表明试样吸收的能量主要　

耗散于内部摩擦，而产生破裂面所需表面能是非常　

小的；而试验机对试样所做的功为２．２９　ＭＪ／ｍ３，约为　

破坏应变能的１．５３倍。这主要因为围压限制侧向　

变形，或者是试样侧向膨胀对液压油做功持续释放　

能量，使试验机对试样所做的功大于泥岩试样破坏　

时实际耗散的能量，大部分用来对液压油做功。　

Ｋｎ为试样达到最大应力时实际耗散的能量，称　

之为破坏应变能，即单位体积的破坏能。图７给出了　

泥岩试样破坏应变能、　与围压之间的关系，随着　

围压的增加，泥岩的破坏应变能、　显著的增加，且　

两者之间可以用线性关系来表征，即：　

Ｋｏ＝Ａ＋Ｂａ　；Ｋ１＝Ａ＋Ｃａ３　

ｌ２０　水利与建筑工程学报　第ｌ０卷　

式中：　为单轴压缩下试样的破坏应变能；Ｂ为围　

压对试样破坏应变能的影响程度；Ｃ为围压与实验　

机对泥岩试样所做的功的关系参数。　

由图７知，Ａ＝０．１８１９，Ｂ＝０．５２４，Ｃ＝　

来对液压油做功。　

参考文献：　

［１］郭志．软岩力学特性研究［Ｊ］．工程地质学报，１９９６，４　

（３）：７９．８４．　

０．８３７９，其方程分别为：　

Ｋｌ＝０．１８１９＋０．８３７９ａ３：Ｋｏ＝０．１８１９＋０．５２４ａ３　

［２］Ｌｉ　Ｓ　Ｐ，Ｌｉ　Ｙ　Ｓ，Ｗｕ　Ｚ　Ｙ．Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ－ｓｔｒａｉｎ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｃｏｒｒｅ—　

ｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｓｔｒｅｓｓ・・ｓｔｒａｉｎ　ｐａｔｈ　ｏｆ　Ｙｉｎｚｈｕａｎｇ　ｓａｎｄ－・　

３结论　

ｓｔｏｎｅ［Ｊ］．Ｉｎｔ　Ｊ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈ　Ｓｃｉ＆ＧｅｏｍｅｅｈＡｂ￣ｒ，１９９４，３１　

（４）：３８３—３９１．　

通过对泥岩进行常规的三轴压缩试验，研究了　

围压对泥岩变形破坏特征与能量特征的影响，主要　

结论如下：　

１３ｊ　Ｊｏｈｎ　Ａ．Ｈｕｄｓｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｍｅｃｈａｎｉｃｓ［Ｍ］．Ｒｅｄｗｏｏｄ　

Ｂｏｏｋｓ　Ｐｒｅｓｓ，１９９７．　

１４　Ｊ　Ｆ　０　Ｆｒａｎｃｌｓｓ．Ｗｅａｋ　Ｒｏｃｋ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ［Ｍ］．Ａ　Ａ　Ｂ￣ｋｅｍａ　

ｒｅｓｓ，１９９７．Ｐ　

（１）对于泥岩这种软岩来说，试样的侧向变形　

对围压的敏感程度大于轴向变形。　

（２）低围压下曲线呈上凹型；高围压下，曲线呈　

下凹型。这除了与岩石内部各向异性有关外，还与　

围压有关。低围压下，岩石受各向异性的控制，围压　

１５ｊ　Ｋｉｄｙｂｉｎｓｋｉ．Ｓｔｒａｔａ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｄｅｅｐ　Ｍｉｎｅｓ［Ｍ］．Ａ　Ａ　Ｂ￣ｋｅｍａ　

Ｐｒｅｓｓ，１９９０．　

［６］王红伟，王希良，彭苏萍，等．软岩巷道围岩流变特性试　

验研究［Ｊ］．地下空间，２００１，２１（５）：３６１—３６４，３７４．　

［７］陈渠，西田和范，岩本健，等．沉积软岩的三轴蠕变试　

验研究及分析评价［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００３，２２　

（６）：９０５—９１２．　

的抑制作用很小；高围压下，岩石受各向同性控制，　

由于围压的限制，要达到相同的侧向变形，围压较高　

的试样需要施加较大的轴向变形，这一点在试样的　

屈服和破坏阶段表现的更为显著。　

（３）随着围压的增加，泥岩实际破坏时耗散的　

能量随围压的增加而增大，这充分表明试样吸收的　

能量主要耗散于内部摩擦，而产生破裂面所需表面　

［８］陈沅江，潘长良，曹平，等．软岩流变的一种新力学模　

型［Ｊ］．岩土力学，２００３，２４（２）：２０９—２１４．　

［９］万　玲，彭向和，杨春和，等．泥岩蠕变行为的试验研究　

及其描述［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（６）：９２４—９２８．　

［１０］范庆忠，李术才，高延法．软岩三轴蠕变特性的试验研　

究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００７，２６（７）：１３８１—１３８５．　

［１１］许宝田，阎长虹，许宏发．三轴试验泥岩应力一应变特　

性分析［Ｊ］．岩土工程学报，２００４，２６（６）：８６３—８６５．　

［１２］许宝田，钱七虎，阎长虹，等．泥岩损伤特性试验研究　

能是非常小的。但这种变化幅度比较大，这足以说　

明，成岩时间比较短的泥岩材料结构的非均质性非　

常明显。　

（４）试样达到最大应力　时的破坏应变　随着　

［Ｊ］．工程地质学报，２０１０，１８（４）：５３４—５３７，５８５．　

［１３］张宏博，宋修广，黄茂松，等．不同卸荷应力路径下岩　

体破坏特征试验研究［Ｊ］．山东大学学报（工学版），　

２００７，３７（６）：８３—８６．　

围压的增大而增加，主要因为围压限制侧向变形，使　

得泥岩试样破坏时需要吸收较多的能量。　

（５）实验机对泥岩试样所做的功　，随着围压　

的增加而增大，大于试样破坏时实际吸收的能量。这　

主要因为围压限制侧向变形，或者是试样侧向膨胀　

［１４］郭中华，朱珍德，余湘娟，等．灰岩强度特性的三轴压　

缩试验分析［Ｊ］．河海大学学报，２００２，３０（３）：９３　９５．　

［１５］杨圣奇，徐卫亚，苏承东．大理岩三轴压缩变形破坏与　

能量特征研究［Ｊ］．工程力学，２００７，２４（１）：１３６—１４２．　

对液压油做功持续释放能量，使试验机对试样所做　

的功大于泥岩试样破坏时实际耗散的能量，部分用　

声　明　

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《水利与建筑工程学报》编辑部