天然微裂隙对白云岩力学性质影响的试验研究

1、天然微裂隙对白云岩力学性质影响的试验研究赵叶江，陈旭（贵招有色地质工程勘察公司，洗州tftbl 550000）痛要：为娇咒天水彼技障对白云宕力学姓及的彩响规律.文章饷会实拜工程项何对其宕息迁行牯芯取杵，得刘原救试 件：afflt描钮cad扫描it化;去对饿以昧遥行烷计分析，根据微以昧密度将所耳乂试jf分为4纽，徉到总体楸以感密度为 0.00150.042«n/条.通过单轴从摘试检以及sem也携扫描讯验等研咒fft以说肘白云者燃现姑构及力学性质的影响.关筷词：夭白云宕：fex£»度：力孕特性：技欢障密度中图分类号：tu45文献标志码：a文章编号：2096-2789

2、（ 202x ） 24-0233-03做裂隙是岩石材料较为显著的力学特征之一.主要 包括原生裂隙.构造裂隙和次生裂隙.其成因主要是成 岩过程中形成的爰隙或空洞.构造作用和卸荷行为以及 人为取样行为。因此，在岩石材料中由t存在微裂rih 它会逐渐开展，对力石材料的力学性质有成要影崛，现 阶段，国内外学者时岩石材料微袈险的研尤成果均说明 裂隙对岩石材料的力孚性质影响i清楚显：员然发现r 一定的规律，怛是还不够全面.特别是微裂隙对白云岩 的力学性质彩响研究方面。白云岩分布十分广泛因而 研究微裂障对其力学性质的影响规律十分必要：案丁此， 文章在己有研究的根底上，从天然德裂隙密按及微裂隙 倾角对白云岩力

3、学性质影响的角烦出发，探究天然微裂 隙对白云岩力学性质影响的变化规律.i 单轴压缩试骏方案1.1试检样品与剖备此次试验的样及取自贵州贵阳某隧道程的白云 岩.对所取试样进行sem也统扫描街其上要的徽观结构. 如图1所示。隙（长度为10100mm.宽度为0.0】imm）进行描绘. 得到试件的微筏缝分布如图2 <a）所示.（2>将滴好的 素描图导入cad软件.即将素描好的会以分布图拓卬 到白纸上，再把白抵上的翌隙分布图扫描导入cad软 件，通过cad软件对忒件微裂哝的索描图进行计说分析， 可得到微裂隙的数珀、长度以及微裂隙相对试件轴向的<a>垛物的微聚即（b） gidh

4、71;的微聚座图2白云者天然微裂探的量化过程山统计分析徇到代表性试样天然微裂隙密度ka的 分布区间结果如图3所示.由统计结果可知.所取岩 样的微裂隙密度在0.00150.042mw条.其平均值为 0.024mm'条.（8）根状和秀状络的（1>）台阶结构8j1白云岩试样的微观结构由图1可知，试样的徽观结构主要表现为券状、根 状和台阶状三种结构类型“从外观上看.雾状和台阶状 的天然微裂隙较少而根状结构的试样天然微裂隙较多. 可见夫然裂隙主要产生于根状结构，1.2天然fft54隙的璃定及黄化为确定白云岩天然金条!隙的裂阻长度力学试验中白 云岩内部微裂隙对白云岩强度特性、变形特性及破坏模

5、 式的纱响.采用以下方法对试件的微裂味（包括微裂障 数缺.做裂隙长度以及微裂隙相对试件轴向的倾角进 行统计，具体圻骤如下：（1）用察描纸对自云宕试件 的微裂险进行素描.在光线充足的条件下，借助光学放 大恍先用记号笔对岩石试件表而所能观察到的空米级裂00s-0 <mi 003-j 002g 001000r -0(m2kpois作者简介：赵叶江.m.京什.商级工程师.研亢方向为岩 土工任勘富.水x.地质、工住地质,环境地探.ooh.- 0510152025宕石试样编弓ffi3岩石试样的做裂隙密度分布弛h?13米石迷样分组由微裂隙统计数据分析诃知，按照微裂隙密度将岩 石试样分为4组，按微裂k!

6、倾角将岩石试样分为s投， 具体分组情况如友i、表2所示。序号微莪rhfmt/ 条)队祥版号10-0.010sys 15. 222sy19、 14、 3. 16. k 73sy-io. ik 】8, 20. 13. 6、2140. cos-0.015sy-23. 17, ?. 2. 5. l 8表i岩石试样按微裂隙密度分蛆情况i20iooso604020序/试杵编9i0sy-3、h、23. 9215sy-2. 4. 7, 18. 203505y-u 6. 10. 21. 22415sy-5. & 13、 1?560*12、)6. 19表2岩石试样按微裂隙幼制分蛆情况一 sy-9 s-r.

7、 s>-?500 1000 1300 2000 2500 3000,dma100020003000心血成殳廉(a>o.ooo- o.oian.条214316 74000120906030 尸 m3!（b>技裂除偌度0.010 - 0.0201/条 sy-io s ii sy-is -sy-20 sy-13 sy# sy-2110002000(c> 依祕*密度 0. 020 - 0.035m 条- sy-d -sy.|7 y sy-i2 -$y-2- sy-5 t- sy-4- ”遍0100020003000mo403000（d> 心岫 i）. 035 j aotw

8、 条图4不同微燹隙密度下的位力成变关系曲线2 试验结果抗压强度和弹性模揪作为岩石材料成要的力学,变 形爹故.任描述岩石力学特性以及工程应用中有假设十分 阪要的作用。2.1缎绽隙对应力戍变关系的影响山压璃试脸结果得到各个岩石试样应力应变关系曲 线,如图4所示。由图4可知，该岩石试样的应力应变关系曲线为第 1类曲技,14岩石试样在不同微裂隙密度下.应力随应 孙;不断增加而增大；f了裂隙密度的不断培每个岩石试样的单轴抗床强检在降低.可以右出.微裂 隙密度足影峋岩石单轴抗压强度的爪要因素之一.由图 4 <a）可知，布台阶状、雾状以及根状三棉主要的微现 结构中.台阶结构的力孚性质最好.根状结构的力

9、学性 质最差；徵裂k密展越大，岩石试样的根状微观站构分 布越密集,对力学性质的影响越大即随微裂隙密度擀 大,岩石的抗压强度大幅度降低.2.2缎毂豚时单轴技压强度的影响根据试验数推及计算徊到抗压强度勺微表隙密度、 微裂燎攸角关系变化规律如图5、图6所示.由图5可知. 在微裂隙密度为00.010mm/条.0.0100.020mm，条、 0.020 o.o35mm/ 条以及 0.035 0.045mm/ 条，岩石 试样的抗压强度随微我k（密度的增大而减小，且变化幅 度较为明显.由图6可知，在微我隙*度相同的情况下， 微裂隙倾角的变化对多裂勰岩石材村的强度影响规律较 为显著.即抗压强度随微裂隙倾角的增

10、大皇先检小后增 大的变化规律。总体而言.单轴压缩试脸条件下含微 裂原岩石忒杵的抗压极限强理随微裂隙倾佑的增大呈逐 渐增大的变化趋必。23纸裂晾时弹姓模量的影响弹性模量是岩石材料变形规律研咒的氓要参数. 根据试验数据及计算得到岩石试样的弹性模啾阳微裂 隙密度变化关系曲线切图7所示。由图7可如，在微 裂 br 密度为 0 o.oiomnv 条、0.010 0.020mm/ 条、 0.020o.o35mm/条以及条.岩石试样 的弹性模量随微莪隙密度的增大而诚小.且变化幅度较 为明显。3 结论（i）在单轴压编试验中，h云岩的应力应变关系,|£-0£: (zz) £

11、3; 'owz ,卅右匆名不油舞廿孑iv . r *技¥岁* 杵¥，作吾* = .乔4【。丑*舌+?的业 *£嫌(£wksi：(6d9i owbwwm巡吒wa%*野v不字x折ui行书紫我xh4外-wx (3.6h)z'e4>*#乌单样弗中宵叫咛不h :年罪z宇新淤 殳利尸辨汕炊理q"。4力为穿也#谓k为第邛万k i:避耳条辱。长别糊上曜 浏。井w印而有y -zfiftih号训风y的般军由*海推听0 米宰.叩)风yi用亦与平野 由列帝筋44晋'四理决攵功寻穴每但唇里杏寒"必斑 丫网嫁/酣否诳小珊."

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