摘要
针对岩石中常常存在各种各样的结构面，其对岩石的力学性质和破坏具有重大影响，本文制作了含走向非一致砂岩，进行了单轴和三轴常规压缩试验，分析了其峰值强度、抗剪强度参数、峰值应变、弹性模量、变形模量等力学参数，同时对其单轴和三轴破坏模式进行了分析和总结，通过能量分析找到了能量耗散系数的特征值，主要的成果及结论如下： （1）通过对含不同结构面参数的砂岩进行单轴和三轴压缩试验，得到了相应的应力－应变曲线，总结分析了其中的规律，发现：不同结构面参数的砂岩其应力－应变曲线大致可以分为微裂隙压密阶段、弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段；对于三轴压缩试验，随着围压的增大应力－应变曲线峰坡向右上移动，峰值应变区间范围减小，表明了围压的出现使得结构面对力学性质影响的减小。 （2）对于单轴和三轴砂岩力学参数的分析，可以得出结构面参数对其力学性质的影响排序是结构面倾角＞结构面差异角＞岩桥长度。随着围压的增大，峰值应力、峰值应变、弹性模量等力学参数均出现不同程度的增大，其中峰值强度拟合反映出了较好的线性关系，同时围压也会弱化不同结构面参数的影响，弱化的效果与其影响的程度相反，即结构面参数对力学特性的影响越大，受到围压后的这种影响减小的程度越大。 （3）随着结构面差异角的增大，峰值强度表现为小幅度的上下波动，总体呈增大的趋势，峰值应变、弹性模量和变形模量随着结构面差异角的增大而增大；随着岩桥长度的增加，峰值强度出现先增大，再减小的趋势，总体呈现上升的趋势，峰值应变、弹性模量随着岩桥长度增加先增大再减小，峰值应变在20mm时取得最大值，弹性模量一般在30mm时取得最大值；随着结构面倾角的增加，峰值强度、粘聚力、弹性模量、变形模量均表现为增大。 （4）通过单轴与三轴破坏模式分析，将不同结构面参数的砂岩破坏模式分为整体剪切破坏、沿单结构面贯通的剪切破坏、一般的拉剪混合破坏、贯通面形如“c”字型的拉剪混合破坏、“x”型剪切破坏5种。结构面差异角是影响破坏模式的主要因素，且随着围压的增大，破坏模式中的剪切特征逐渐变得明显。结构面差异角大于80°，试件破坏时出现拉伸裂纹；岩桥长度大于20mm、结构面倾角大于45°时，试件受压后更加破碎。 （5）通过单轴能量图分析了其耗散能、弹性能，定义耗散能与弹性能的比值为耗散能系数，发现能量变化能够较好地匹配和解释岩石破坏的四个阶段，反应岩石弹塑性；耗散能系数先小幅度增大再减小，在破坏时剧烈增大，裂隙压密阶段的耗散能系数的峰值越大，在破坏时就越容易形成次生裂隙，产生更多的破坏面，耗散能系数的临界值为2。
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