胡麻岭隧道红层软岩的侧限与三轴压缩力学特性试验研究

摘要

通过对胡麻岭隧道红层软岩进行侧限与三轴压缩试验,系统地分析该类软岩的压缩特性、脆性及延性区的强度参数、扩容特性以及能量转化特征。在此基础上,引入帽子屈服面模型,探究脆−延转化压力P_(T)与名义先期固结压力P_(C)的关系。研究结果表明:正常沉积岩的名义先期固结压力均大于岩石历史最大竖向有效应力;当脆、延性区试样处于峰值应力点时,对应的黏聚力均大于其处于残余应力点时对应的黏聚力,而处于峰值应力点时,试样的内摩擦角均比残余应力点时试样的内摩擦角小;当脆性区试样处于峰值与残余应力点时,对应的黏聚力均比延性区试样的小,但内摩擦角均比延性区试样的大;在不同围压下,试样均先发生压缩而后扩容,扩容起始点均发生在峰值应力点前;扩容起始点所对应的体积应变、试样吸收的单元总应变能U与单元耗散能U_(d)均随围压增大而增大;总应变能−轴应变关系曲线在残余应力点出现明显的转折,单元耗散能−轴应变关系曲线在峰值应力点与残余应力点处均出现明显的转折,且转折趋势会随围压的增加而逐渐淡化;在施加围压时,延性区试样已经进入弹塑性变形阶段,初始屈服面为闭合的帽子模型;P_(T)与P_(C)的关系与地质历史沉积环境、强度参数相关。