泥質(zhì)板巖橫觀各向同性彈塑性耦合變形與強(qiáng)度準(zhǔn)則的試驗(yàn)研究.pdf

1、巖石在微觀、細(xì)觀和宏觀尺度上都表現(xiàn)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(xì)觀礦物集合體的各向異性。在細(xì)觀層次上,巖石組分和礦物集合體的結(jié)合方式將對巖石宏觀力學(xué)各向異性產(chǎn)生極大的影響。
　　 為此,本文針對含有明顯層理狀結(jié)構(gòu)的泥質(zhì)板巖,開展了微觀礦物成分、細(xì)觀巖石結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性質(zhì)的試驗(yàn)研究。
　　 (1)在微觀尺度上,借助XRD試驗(yàn),分析出泥質(zhì)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(xì)觀礦物集合體的各向異性產(chǎn)生影響。
　　 (2)在細(xì)觀尺度上,通過掃描電鏡試驗(yàn),獲得了泥質(zhì)板巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)的顯微照片。分析發(fā)現(xiàn),泥質(zhì)板巖的結(jié)構(gòu)以變晶結(jié)構(gòu)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?yàn)閮?yōu)勢方向排列,從而決定了泥質(zhì)板巖具有橫觀各向同性的力學(xué)性質(zhì)。
　　 (3)在宏觀尺度上,

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