泥質板巖橫觀各向同性彈塑性耦合變形與強度準則的試驗研究.pdf

1、巖石在微觀、細觀和宏觀尺度上都表現出各向異性。微觀層次上,晶體形成礦物集合體的排列方式會引起巖石細觀礦物集合體的各向異性。在細觀層次上,巖石組分和礦物集合體的結合方式將對巖石宏觀力學各向異性產生極大的影響。
　　 為此,本文針對含有明顯層理狀結構的泥質板巖,開展了微觀礦物成分、細觀巖石結構和宏觀力學性質的試驗研究。
　　 (1)在微觀尺度上,借助XRD試驗,分析出泥質板巖含有石英、高嶺石、白云母和斜綠泥石等礦物成分,并指

2、出這些礦物的晶體以一定方式排列時將對細觀礦物集合體的各向異性產生影響。
　　 (2)在細觀尺度上,通過掃描電鏡試驗,獲得了泥質板巖細觀結構的顯微照片。分析發(fā)現,泥質板巖的結構以變晶結構為主,包含了由石英晶體形成的顆粒狀礦物集合體和由高嶺石、白云母和斜綠泥石形成的片狀礦物集合體,但以片狀集合體為主。這些礦物集合體在重力作用下以水平方向為優(yōu)勢方向排列,從而決定了泥質板巖具有橫觀各向同性的力學性質。
　　 (3)在宏觀尺度上,

3、通過泥質板巖不同傾角巖樣的單軸壓縮和三軸循環(huán)加卸載試驗,研究了泥質板巖的變形性質和強度行為。發(fā)現泥質板巖的變形存在明顯的彈塑性耦合現象。不同加載角度下的視彈性模量隨塑性應變的增大而呈指數規(guī)律衰減。采用數據擬合的方法獲得了視彈性模量與塑性應變間的經驗函數關系。通過對循環(huán)加卸載應力應變曲線的分析,將塑性應變、彈性應變和彈塑性耦合應變從總應變中分離出來。加載初期,泥質板巖以塑性變形為主,隨著加載和總應變的增大,塑性應變在總應變中所占的比重逐漸