三轴应力状态下岩盐力学性质试验研究

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1、第24卷第2期地下空间Vol.24No.22004年6月UNDERGROUNDSpACEJun.2004"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""文章编号：1001-831X（2004）02-0153-03三轴应力状态下岩盐力学性质试验研究!刘新荣1，2，鲜学福2，马建春2（1.重庆大学土木工程学院，重庆400045；2.西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400044）摘要：本文通过对岩盐矿体的常规三轴和真三轴试验研究，获得了岩盐在三轴受力状态下的一些物理力学性质，研究表明，随着围压增大，岩盐的

2、弹模和应力峰值应变增大，最终扩容量减少；在三向约束荷载作用下，岩盐的刚度和强度均显示出强化趋势；在自动卸载所显示的原岩破坏后，荷载的继续增加能使岩盐发生压力重新压密作用。围岩对岩盐变形时的侧向位移有制约作用。用库仑—莫尔准则能较好地解释岩盐三轴抗压强度和破坏特性。关键词：岩盐；三轴力学特性；试验研究中图分类号：TD313.3；TU458+.3文献标识码：A!引言#试验方法通过岩盐单轴应力状态下的试验研究我们认#.!等围压三轴压缩试验识了岩盐的一些基本力学特性。然而，实际工程问等围压三轴试验的压力室采用煤炭科学研究题中的岩盐主要都是处于三轴应力状态下的，而我总院开采所的MK-82型，轴向荷载由

3、YE-200A们研究认识岩盐力学特性的根本目的就是为工程型材料试验机施加，试件尺寸为!50X100mm，实实践服务。而基于单轴应力作用下力学特性的认验前均在试件表面上涂一层厚约1~2mm硅脂除识对于实际工程问题的岩盐到底有多大的普遍适油层，以防止加压液体渗入试件微裂隙内产生破用性，就需要进行更广泛的试验证明。为此，本文坏。硅脂使用室温硅化橡胶配交联剂正硅酸乙酯通过试验研究进一步对三轴受力状态下岩盐矿体3%，催化剂月桂酸锡0.5%~1%，为增加其粘合物理力学行为进行了探讨。力再混合计20%~25%703酸胶。岩盐的等围压三轴抗压强!（1Mpa）由下式计"岩盐矿体的取样和加工算：本次岩盐芯样取自

4、四川自贡长山盐矿T2L3-!1=P/A（1）2地层。式中：P———围压为!3时，试件的破坏荷载，Mpa；由于岩盐质脆、遇水易溶和对金属的腐蚀性，2。A———试件横截面积，mm因此在加工和试验过程中也与在单轴应力状态下运用最小二乘法进行直线拟合可得如下直线的试验研究类似，对岩盐试件进行一些特殊处理。方程：取样过程、试件加工和试验过程均严格按照规!1-!3=a!1+b（2）范［1］［2］进行。式中：!收稿日期：2003-12-2（8修改稿）作者简介：刘新荣（1969-），男，浙江开化人，副教授，博士后，主要从事岩土工程等的教学科研工作。基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（50104013）1

5、54地下空间第24卷"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""n!（O1j-O3j）O3j-!O3j!（O1j-O3j）况。实验中试件的各个侧端面同样采取了降低摩a=n2-（）2擦的措施，上下端面加聚氟乙烯垫片，四个侧面涂!O3!O3一层润滑油来降低摩擦约束而使内压板随试件变（3）形而易于滑移。2（O）-（O）!O3!1j-O3j!O3!O3j1j-O3jJ=n2-（）2#试验结果分析!O3!O3（4）#.$等围压三轴应力状态岩盐力学特性分析其中：O3、O3j———围压值，Mpa；岩盐等围压三轴压缩试验结果如表1

6、和图2、O1、O1j———围压分别为O3、O3j的三轴抗压强图3、图4、图5所示。在三轴压缩应力状态下，岩度；盐的应力应变曲线仍具有阶段性。随围压增大，岩n———试验次数。盐的弹性模量增大，应力峰值时的轴向应变量呈线岩盐的内聚力和内摩擦角由下式计算：性增加；线弹性变形阶段增长，但峰值应力时的体@=arcSi［na（/a+2）］（5）积扩容量减小。岩盐的三轴抗压强度和岩盐破坏C=J（1-Sin<）（/2coS）（6）时最大主应力与最小主应力之差均随围压近似呈!."真三轴压缩试验线性增大。在等围压三轴压缩状态下，岩盐表现明真三轴实验均采用50X50X100mm的长方柱显的塑性流动，最后发生横向张

7、裂破坏。因此用莫试件，实验是在自行设计加工的真三轴压力室中进尔库仑准则能较好地解释低围压下岩盐的破坏和行（图1）。该压力室的突出优点是能实现试件侧强度特征。面的全部均匀加载，且内压板能随试件的变形而同岩盐等围压三轴压缩试验所得力学特性参数表1步滑动以便适应不同规格稍有差异的试件，侧压由围压Mpa412162024两台独立的DYB-1A型电动油泵和两对YS150-三轴抗压强度（Mpa）42.672.087.31