岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 349-358.doi: 10.16285/j.rsm.2023.1897

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含层理砂岩真三轴条件下力学特性研究

高荡1, 2,彭俊2,王航龙1,王林飞2,彭坤3   

  1. 1. 昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093;2. 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司 金属矿山安全与健康国家重点实验室,安徽 马鞍山 243000;3. 核工业金华勘测设计院工程有限公司,浙江 金华 321000
  • 收稿日期:2023-12-20 接受日期:2024-02-26 出版日期:2024-09-18 发布日期:2024-09-20
  • 通讯作者: 王航龙,男,1983年生,硕士,高级工程师,主要从事露天矿开采设计、边坡稳定、边坡灾害防治等方面的研究。E-mail: 93544060@qq.com
  • 作者简介:高荡,男,1999年生,硕士研究生,主要从事岩石力学方面的研究。E-mail: gaodang_wu@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划青年科学家项目(No.2022YFC2905700);国家自然科学基金重点项目(No.52130403);安徽省自然科学基金(No.2208085ME120);安徽省重点研发计划(No.2022m07020001)。

Mechanical characterization of sandstone with bedding under true triaxial conditions

GAO Dang1, 2, PENG Jun2, WANG Hang-long1, WANG Lin-fei2, PENG Kun3   

  1. 1. Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093, China; 2. State Key Laboratory of Safety and Health for Metal Mines, Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co., Ltd., Maanshan, Anhui 243000, China; 3. Nuclear Industry Jinhua Survey and Design Institute Engineering Company Limited, Jinhua, Zhejiang 321000, China
  • Received:2023-12-20 Accepted:2024-02-26 Online:2024-09-18 Published:2024-09-20
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Plan for Young Scientists (2022YFC2905700), the Key Program of National Natural Science Foundation of China (52130403), the Natural Science Foundation of Anhui Province (2208085ME120) and the Key Research and Development Plan of Anhui Province (2022m07020001).

摘要: 为了研究层状砂岩的力学特性与各向异性特征,开展了不同层理倾角与不同中间主应力下的砂岩力学试验。对7种不同倾角(0º、15º、30º、45º、60º、75º、90º)的砂岩进行了3个不同中间主应力水平(10、100、160 MPa)的真三轴试验研究,探讨了层理面倾角对砂岩变形、强度和破坏模式的影响。结果表明,随着中间主应力的增加,砂岩的各向异性逐渐减弱,并趋于各向同性;在高中间主应力的条件下,杨氏模量和破坏角均随各向异性角的增加逐渐增大;峰值强度也受到中间主应力和层面倾角耦合作用的影响;在中间主应力较低的条件下,峰值强度表现出典型的U型变化,随着中间主应力的增加,U型曲线逐渐变得平坦。该研究结果对于指导深埋硬岩工程的设计和施工具有一定的参考意义。

关键词: 真三轴试验, 中间主应力, 各向异性岩石, 强度, 破坏模式

Abstract: In order to study the mechanical properties and anisotropic characteristics of bedded sandstone, mechanical tests were conducted under different bedding inclination angles and intermediate principal stresses. True triaxial compression tests were conducted on sandstone with seven different bedding plane angles (0º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º, and 90º) under three different intermediate principal stresses (10 MPa, 100 MPa, and 160 MPa). The effects of inclination angle of bedding plane on the deformation, strength and failure modes of sandstone were investigated. The results show that sandstone anisotropy gradually decreases and tends to be isotropic with the increase of intermediate principal stress. Under high intermediate principal stress, both Young’s modulus and failure angle gradually increase with the increase of anisotropy angle. The peak strength is also influenced by the combined effects of bedding plane angle and intermediate principal stress. It exhibits a typical U-shaped variation with increasing bedding plane angle under low intermediate principal stress condition, and the U-shaped curve flattens with increasing intermediate principal stress. The results are significant for guiding the design and construction of deeply buried hard rock projects.

Key words: true triaxial test, intermediate principal stress, anisotropic rock, strength, failure mode

中图分类号: TU458
[1] 付强, 杨科, 刘钦节, 宋涛涛, 吴犇牛, 于鹏, . 交变荷载下围岩−衬砌组合结构界面强度特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 40-52.
[2] 杨烜宇, 王勇, . 考虑不同凸起体宽度的规则形态土−岩界面剪切试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 195-204.
[3] 吴倩婵, 章荣军, 徐志豪, 杨钊, 郑俊杰, . 絮凝剂对固化流泥强度行为及变形特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 205-216.
[4] 黄德昕, 温韬, 陈宁生, . 考虑能量演化的岩石残余强度确定方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2825-2836.
[5] 方薇, 吴润丰, 周春梅, . 基于包络壳模型的非饱和土朗肯被动土压力[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2885-2893.
[6] 沈扬, 沈嘉毅, 梁晖, 樊科伟. 基于3D打印技术的仿真钙质砂三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2353-2362.
[7] 李晓锋, 李海波, 刘黎旺, 傅帅旸, . 冲击荷载作用下岩石动态拉伸破坏特征及细观机制[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2387-2398.
[8] 劳国峰, 阳军生, 谢亦朋, 汤冲, 许志鹏, . 基于骨架结构指标的连续级配颗粒土峰值抗剪强度模型研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2459-2470.
[9] 徐卫卫, 谢遵党, 傅中志, 米占宽, . 粗粒土真三轴试验南水模型研究及工程应用[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2559-2572.
[10] 刘健, 夏勇, 江权, 陈涛, 贺维国, 范国刚, 熊先涛, 郑虹, . 强烈构造区硬梁包水电站地下洞室群围岩变形破坏特征与泸定地震响应分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2265-2280.
[11] 储超群, 包兴佳, 毛明发, 吴顺川, 崔贺佳, . 深地灰岩三轴压缩声发射特征及破坏形式试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2049-2061.
[12] 曹祎, 荣传新, 王衍森, 常磊, 王彬, . 冻结钙质黏土复杂应力路径下的力学响应及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2071-2084.
[13] 胡丰慧, 方祥位, 申春妮, 王春艳, 邵生俊, . 真三轴条件下珊瑚砂颗粒破碎、强度和剪胀性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2147-2159.
[14] 黄英豪, 毛帅东, 张娟, 王文翀, 王硕, . 轻质流态固化淤泥回填料基本性能研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1700-1708.
[15] 唐巨鹏, 黄磊, 潘一山, 任凌冉, 张昕, 张众华, . 煤层倾角突变区煤与瓦斯突出模拟试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1719-1730.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!