為揭示飽水強(qiáng)度對灰?guī)r應(yīng)變和微觀孔隙分布特征的影響,對四組灰?guī)r進(jìn)行了強(qiáng)制飽水試驗(yàn)、單軸壓縮試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn),測得了應(yīng)力—應(yīng)變和壓汞曲線。結(jié)果表明,與低飽水試樣相比,高飽水灰?guī)r的壓密階段相對延長而彈性階段相對縮短;飽水強(qiáng)度顯著降低了灰?guī)r脆性而未對破壞類型造成較大影響,以剪切破壞為主;隨飽水強(qiáng)度增加,平均峰值強(qiáng)度和平均彈性模量分別呈指數(shù)和對數(shù)衰減,閉合應(yīng)力呈指數(shù)增加;進(jìn)汞量—孔徑曲線呈三次函數(shù)變化,小孔隙區(qū)域、中孔隙區(qū)域和大孔隙區(qū)域的孔徑分界點(diǎn)為2 000、30 000nm,中型孔徑孔隙決定孔隙度和損傷程度;單位質(zhì)量進(jìn)汞體積累計量隨飽水強(qiáng)度呈一階指數(shù)增加。 

【文章來源】：水電能源科學(xué). 2020,38(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

平均波速與飽水強(qiáng)度關(guān)系

圖2為不同飽水強(qiáng)度下的典型應(yīng)力—應(yīng)變曲線。由圖2可知，不同飽水強(qiáng)度下的應(yīng)力—應(yīng)變曲線基本相似，均經(jīng)歷了壓密、彈性、裂隙萌生和破壞四個階段；由于強(qiáng)制飽和作用，灰?guī)r強(qiáng)度被顯著弱化，峰值強(qiáng)度隨飽水強(qiáng)度增大而減小。(1）壓密-OA階段。隨軸向應(yīng)力加載，巖樣內(nèi)部原生孔隙及部分新生裂隙被壓縮密實(shí)，應(yīng)力—應(yīng)變曲線緩慢上升。隨飽水強(qiáng)度增大，水—巖作用引起內(nèi)部孔隙數(shù)量、尺寸增大及礦物流失，軟化效應(yīng)導(dǎo)致壓密階段相對延長，進(jìn)入彈性變形階段的應(yīng)變值逐漸滯后。可見飽水強(qiáng)度對應(yīng)力—應(yīng)變曲線的壓密階段具有顯著影響，飽水強(qiáng)度越大，壓密階段下凸越明顯，應(yīng)變路徑越長。

圖3為不同飽水強(qiáng)度下的平均峰值強(qiáng)度（σc-av）、平均峰值應(yīng)變（εc-av）與飽水強(qiáng)度（P）的關(guān)系曲線。由表2、圖3(a）可知：(1)峰值強(qiáng)度隨飽水強(qiáng)度的增大呈負(fù)向增長，表明灰?guī)r的抵抗力逐漸減小；(2)0 MPa時，巖樣C1～C3的峰值強(qiáng)度為105.45～124.66 MPa，平均峰值強(qiáng)度最大。3MPa時，巖樣C4～C6的峰值強(qiáng)度為94.25～99.50MPa，平均峰值強(qiáng)度降低了14.89%；相比3、6MPa下的平均峰值強(qiáng)度降低了16.19%；相比6、9 MPa下的平均峰值強(qiáng)度下降了17.58%；相比0～3、6～9 MPa下的平均峰值強(qiáng)度降幅顯著增加；(3)隨飽水強(qiáng)度增大，平均峰值強(qiáng)度呈一階指數(shù)衰減。初始狀態(tài)（0 MPa）的灰?guī)r，礦物顆粒緊密連接，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，相同應(yīng)力下能承受較強(qiáng)的外部荷載而不發(fā)生破壞。隨飽水強(qiáng)度增大，滲透水不斷進(jìn)入孔隙對孔隙壁和封閉孔隙產(chǎn)生潤滑和貫通作用，導(dǎo)致溶蝕深度和水—巖接觸面積增大，損傷加劇、裂隙擴(kuò)展迅速，進(jìn)而灰?guī)r發(fā)生宏觀破壞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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