云母片岩单轴压缩试验研究.pdf

第52卷第3期
甘肃水利水电技术
Vol. 52. No. 3
2016年3月
GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY
Mar.2016
?设计与研究?
云母片岩单轴压缩试验研究
李晓龙
(核工业西南勘察设计研究院有限公司,四川成都610065)
摘要:云母片岩具有明显的各向异性,其变形破坏特征、力学参数主要受控于片理面状态。通过对云母片岩进行单轴
压缩试验资料的整理、分析,归纳总结了云母片岩变形破坏机制及抗压强度、弹性模量、泊松比等力学参数随加载方
向与片理面方向夹角的变化关系,为各向异性岩体的工程设计提供参考的依据
关键词:云母片岩;各向异性;单轴压縮;片理面
中图分类号:TU458:3
文献标志码:A
文章编号:2095-0144(2016)03-0031
1前言
试样监测点部位清理干浄,打磨光滑,并用酒精将其
云母片岩是一种具有典型波状片理结构的变质擦洗干浄,用502胶粘贴在试样监测点,保证应变片
岩,岩石强度低,属于软质岩。其矿物成分主要为石的粘贴位置精确,粘贴牢固,无气泡,整洁干净。采
英、黑云母、白云母、斜长石、角闪石等。岩体片理面用电烙铁融化锡将应变片的丝栅与铜线焊接固定,
发育,石英、云母等矿物在岩石变质过程中受定向压并用医用胶带固定在试样上,确保粘贴牢固。应变
应力作用发生变形或者重结晶,从而按一定规律进片粘贴效果如图1所示。
行定向排列,各向异性明显
国内许多学者对层状岩体的各向异性进行了
定的探索,且张晓平、王思敬等人曾对二云英片
E HUALONO
岩在单轴压缩条件下的裂纹扩展的各向异性进行了
比较深入的研究。但针对云母片岩单轴压缩状态
下力学参数及破坏机制的研究资料较少。通过对云
母片岩进行单轴压缩试验,分析探究了力学参数和
破坏机制随加载方向与片理面之间夹角的变化规
律
2试验方案
(1)试验仪器
2.1试样制备
本次试验岩样采集自丹巴水电站CPDI试验洞
KO+232处钻孔岩芯,试验是在成都理工大学重点实
验室型号为WHY-1000微机控制压力试验机上进
行的,试样共计24个(圆柱样),按照圆柱轴线与片
理面夹角B大小不同划分为4组,B分别为0°、30°、
60°90°,每组6个岩样,尺寸均为55mmxl10mm。
2.2应变片的粘贴
测试岩石应变采用型号为BX120-15AA电阻
式应变片,尺寸为15mm×3mm。每个试样表面对称
粘贴4个应变片,横向纵向各粘贴2个应变片,用细
(2)试样
铜线连接应变片丝栅,作为电阻应变片的引线。将
图1试验仪器及试样
收稿日期:2016-04-06
作者简介:李晓龙(1988-),男,河南省濮阳人,助理工程师,硕士研究生,主要从事岩土工程与地质灾害勘察、设计,E-mail:
lixiaolongzhe(@163.com.
2016年第3期
甘肃水利水电技术
第52卷
2.3加载过程
加载方向
将试样安装在试验机上,将细铜线与试验机的
位移控制通道相连,调节上压力柱使其与试样上端
面接触,启动仪器,试样开始加载。待轴向压力达到
峰值后下降并趋于稳定后,数据采集完毕,试验结
束。加载如图2所示
依次记录各个试样的应力ー应变曲线、弹性模
量和泊松比。各组试验结果均取平均值。观察试样
破裂形态特征,分析试样破坏机制。
3试验结果分析
3.1应变曲线特征
分别从不同加载方向的4组试验结果中各选取
一个较为典型试样的应力应変曲线(图3),对比分
图2试样加载方向示意
析其各向异性特点
从试验结果可以看出,B=0°或90°时:试样应力之后,试样产生宏观破坏,应力值随试样轴向应变的
应变曲线在弹性变形阶段基本呈线性相关,应力应增迅速降低,曲线降落势头迅猛,说明试样自身破坏
变增长速率基本保持不变;达到自身峰值抗压强度后破裂面之间残余抗剪强度柲低
15
芝b
R
0
0
0.00.51.01.52.02.53.03.54.0
轴向应变e/xl0
轴向应变s/k10-
(1)1-5号试样(B=0°)
2)2-1号试样(B=
や
轴向应变elx103
轴向应変e/x10
(3)3-2号试样(B=
(4)4-4号试样(-90°)
图3典型试样的应力应变曲线
B=30°或60°时:试样的应力应变曲线在弹性变头较为平缓,说明试样自身破坏后破裂面之间仍旧
形阶段,随着轴向应变的增加,应力值逐渐增大,且.存在一定的残余抗剪强度。
增长速率先逐渐变大,继而逐渐降低,真至达到自身3.2加載方向夹角B值量化分析
峰值抗压强度,试样产生宏观破坏;试样破坏后,应
试验所得云母片岩的力学参数统计结果见表
力值随试样轴向应变的増长逐渐降低,曲线降落势所列,由此我们得出了其单轴抗压强度、弹性模量