岩石强度范文（精选4篇）
岩石强度 第1篇
强度理论研究材料在复杂应力下的屈服和破坏的规律强度理论是一个总称, 它包括屈服准则、破坏准则、多轴疲劳准则、多轴蠕变条件, 以及计算力学和计算程序中的材料模型。强度理论是材料强度和结构强度研究的重要基础, 它在物理、力学、材料科学、地球科学和工程中得到广泛的应用。强度理论在理论研究、工程应用和有效利用材料等方面都具有很重要的意义。强度理论是一个很独特和奇妙的研究主题, 它的命题很简单, 但问题很复杂, 它是Da Vinci (1452年-1519年) 、Galileo Galilei (1564年-1642年) 、Coulomb (1736年-1806年) 和Otto Mohr (1835年-1918年) 等最早研究过的经典课题之一, 但至今仍在不断发展。人们对强度理论已进行了大量的理论研究和实验验证。至目前为止, 已经提出了上百个模型或准则, 但没有一个模型或准则能够被所有人所接受[1]。因此, 需要深入研究各强度准则对岩石强度的描述精度, 探讨其适用性, 确保强度准则应用的客观性、科学性。
岩石的粘聚力和内摩擦角是工程设计和数值计算的重要参数, 通常利用不同围压下圆柱形岩样的三轴压缩强度来回归确定。对于常规三轴压缩试验, 试验规程都要求岩样数不得少于5个, 但有时岩石试样离散性较大, 甚至出现围压增大而三轴压缩强度降低的现象, 直接回归确定的内摩擦角等参数并不能说明岩石的力学性质;而现场钻孔得到的岩芯数量比较有限, 试验项目又较多, 难以进行重复试验[2];并且随着近几年的科学研究和技术发展, 在一线平台越来越强调安全和快速高效地进行油气的开采, 这就表明之前的基于大量实验岩心来进行计算的强度准则已经开始与总体方向脱轨, 急需改变思想观念, 提高实验计算速度来更好地为现场实践服务。笔者采用3种岩石的常规三轴试验数据, 深入研究直线型Mohr-Coulomb准则的特征及其各种应力状态下的适用性, 期望能够恰当地应用岩石的强度准则, 在实际运用过程中能够更好地发挥材料的自身潜能。
2 强度准则的表达形式
2.1 Mohr-Coulomb准则
自1900年Mohr-Coulomb强度准则建立100年来, Mohr-Coulomb准则为人类工程结构的强度计算、设计和应用力学学科的发展做出了巨大贡献。现在, 它已成为岩石力学著作中最基本的内容之一[3,4], 但仍然被国内外学者所发展、检验、探讨, 提出了一系列修正准则。
Mohr-Coulomb准则认为岩石承载的最大剪切力τ由黏聚力c和内摩擦力ϕ确定, 直线型Mohr-Coulomb强度准则可表示为:
强度准则的最简单形式则为直线型强度准则:
式中:a—单轴抗压强度;
b—围压对岩石强度的影响系数。
M-C准则认为岩石承载的最大剪切力由粘聚力C和内摩擦力φ确定, 直线型M-C强度准则可表示为:
式中:σ—正应力。
若用主应力表述可表示为:
式 (3) 就是至今在工程界应用最广的Mohr-Coulomb准则, M-C准则的物理背景为:岩石具有摩擦和粘结特性, 但是由于岩石为非均质材料, 试验数据并非全部为直线关系。
3 强度准则的简化分析
随着开采深度的不断增加, 岩石的破坏机制也发生了改变, 高地应力条件成为影响岩石强度、变形、破坏的主要特征[5], 在低围压下的脆性岩石在高围压下转变为明显的延性特征。根据岩石脆-延性转化机制不同可将其分为两类[6], 无论哪一类岩石, 随着围压增加, 强度增长率减少, 峰值剪切强度[7]和主应力差都将趋于常数[8], 这些特征在强度-围压曲线上表现为显著的非线性特征。强度准则能否描述岩石强度的非线性特征值得探讨。因此, 笔者采用3组常规三轴试验数据定量地分析了Mohr-Coulomb强度准则适用的应力范围及对岩石强度非线性特征描述的精度及减少岩芯试验的可行性。
3.1 评价指标与数据来源
关于强度准则的评价指标之一, 采用最小平均拟合差:
式中:为最大主应力的试验值, MPa;为不同准则的计算值, MPa;为不同围压下试验点, 试验数据个数。
3.2 Mohr-Coulomb准则简化可行性分析
Mohr-Coulomb准则是岩石力学强度准则中最基础的准则之一, 应用广泛, 然而其适用性往往不能满足石油钻井工程的要求。从图1中可以看出, 无论是脆性阶段的Mizuho粗面岩和Dunham白云岩还是脆-延性阶段的红砂岩, Mohr-Coulomb准则往往高估了岩石的最大抗压能力[9]。
我们在选取减少岩芯试验数据时的标准时内摩擦角和内聚力的误差不大于10%, 最小平均拟合差不大于10, 表2是减少Mizuho粗面岩的试验数据点后其中最为满足这一条件的三组数据。根据这三组数据在图1 (a) 的分布可以看出, 当我们减少试验岩芯数量, 这种高估状况会进一步加剧, 而且Mohr-Coulomb准则在非线性条件下的误差会进一步增大。
4 结论及建议
Mohr-Coulomb准则虽然应用广泛, 但是在钻井工程中的限制也较多, 从其自身的表达式也可以看出, Mohr-Coulomb准则是一次方程式, 方程式曲线为一条直线, 只适用于低围压线性的岩石, 并且其精度也不符合要求。由于Mohr-Coulomb准则的这种自身精度的缺陷, 导致简化后与实际状况之间的误差会进一步加大。
简化强度准则的研究应从精度较高的准则入手, 并且需要在低围压和高围压下都能保持其精准性的才切实可行。
摘要：采用常规三轴试验数据, 以最小平均拟合差为评价指标对比分析MohrCoulomb强度准则描述岩石非线性强度特征的适用性及简化可能性。结果表明:由于Mohr-Coulomb准则自身的限制性, 该准则不能准确描述岩石强度, 且简化为三点试验后精确度更差;需要在低围压和高围压下精度都比较高的准则来继续试验研究。
关键词：岩石强度准则,强度准则适用性,强度准则可简化性
参考文献
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岩石强度 第2篇
关键词：岩石力学,单轴压缩试验,矿物成分
岩石是由具有一定结构构造的矿物(含结晶和非结晶的)集合体组成的。新鲜岩块的力学性质主要取决于组成岩块的矿物成分及相对含量[1]。自微细观研究矿物成分对于岩石强度的影响规律,对于深刻认识岩石强度变化具有重要的意义。由于现实中难以取得完全相同的岩石试件,随着计算机技术的发展,数值模拟技术对于研究矿物成分硬度等变化对于岩土体强度的影响成为现实[2,3,4,5,6,7,8]。虽然目前利用数值方法对于岩石单轴抗压强度的研究已经取得了一定的进展,但对于矿物成分对于岩石单轴抗压强度的影响一直没有引起足够的重视。基于此,本文利用FLAC3D软件构建单轴压缩试验数值试件,并对矿物成分不同强度等因素对于岩石单轴抗压强度的影响规律进行研究,所得结果对于自微细观角度研究岩土体强度具有一定的推动作用。
1 数值计算模型
试件尺寸严格按照《水利水电工程岩石试验规程(SL 264—2001)》要求尺寸,即直径D为5.0 cm,高度L为10.0 cm。采用FLAC3D软件中建模命令gen zone cylinder构建模型。模型共含有96 000个单元,97 661个节点,如图1所示。
2 应变软化模型及计算参数
2.1 应变软化模型
常规数值分析中采用理想弹塑性材料,即对于屈服后岩体,认为其参数一般不随应变变化而变化,即不考虑应变软化或应变硬化特征,但室内试验表明,岩体力学参数与岩体屈服应变相关[9]。
对于数值模拟中岩体的应变软化特征,可采用定义软化系数的方法进行处理。当材料发生塑性变形后,将产生软化,反映在材料性质上,各个参数发生一定的变化。通过定义单元的软化系数ks和kt,在数值计算过程中,可通过单元拆分,得到软化增量。若单元为四面体单元,则其剪切软化增量可采用以下形式定义:
式(1)中:为体塑性剪切应变增量。
式(2)中:为最大主应力方向的塑性剪切应变增量;为最小主应力方向的塑性应变增量。
拉伸软化增量可采用塑性拉伸应变增量计算得到:
式(3)中:为计算过程中的试算应力,K为体积模量,G为剪切模量。σt为岩体抗拉强度。
2.2 计算参数
单轴压缩数值试验中所采用的岩石物理力学参数如表1所示。
计算过程中,对于屈服岩体单元,岩体力学参数随塑性应变量值变化如表2所示。
3 影响因素分析
3.1 弹性模量E
不同弹性模量E时岩石单轴抗压强度变化如图2所示。
由图2可知,随着矿物颗粒弹性模量的增加,岩石单轴抗压强度逐渐增加,其与弹性模量之间表现出较为明显的线性关系,即岩体中含有硬度较大矿物成分时,岩体强度呈增加趋势。
3.2 泊松比ν
不同泊松比ν时岩石单轴抗压强度变化如图3所示。
由图3可知,随着岩体矿物泊松比的逐渐增加,岩石强度亦出现一定程度的增大,此时,单轴抗压强度UCS与泊松比ν之间呈现指数函数关系。
3.3 黏聚力c
不同黏聚力c时岩石单轴抗压强度变化如图4所示。
由图4可知,岩石所含矿物黏聚力升高,岩石单轴抗压强度升高。单轴抗压强度UCS与矿物黏聚力之间成多项式关系。
3.4 摩擦角φ
不同摩擦角φ时岩石单轴抗压强度变化如图5所示。
由图5可知,随着岩石矿物强度,即摩擦角的增加,岩石试件单轴抗压强度逐渐增加。单轴抗压强度UCS与摩擦角φ之间成多项式关系。
3.5 剪胀角ψ
不同剪胀角ψ时岩石单轴抗压强度变化如图6所示。
由图6可知,岩石单轴抗压强度随剪胀角增加而增加,并成多项式关系,但相较于摩擦角而言,相同角度增加幅值情况下,摩擦角对于岩石单轴抗压强度UCS的影响更大。
3.6 加载速率V
不同加载速率V时岩石单轴抗压强度变化如图7所示。
由图7可知,随着加载速率的逐渐增加,岩石试件单轴抗压强度逐渐增加,UCS与加载速率之间近似呈直线关系。
4 结论
(1)岩石单轴抗压强度与弹性模量之间表现出较为明显的线性关系,即岩体中含有硬度较大矿物成分时,岩体强度呈增加趋势。泊松比增加,岩石强度亦出现一定程度的增大,之间呈现指数函数关系。
(2)岩石所含矿物黏聚力、摩擦角升高,岩石单轴抗压强度升高。单轴抗压强度与黏聚力、摩擦角之间成多项式关系。
(3)岩石单轴抗压强度随剪胀角增加而增加,并成多项式关系,相较于摩擦角而言,摩擦角对于岩石单轴抗压强度的影响更大。UCS与加载速率之间近似呈直线关系。
参考文献
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层理对岩石抗压强度影响研究 第3篇
自然界岩体中存在着大量的节理、层理等不连续面,具有明显的各向异性。层理弱面的存在对岩体的强度以及变形规律产生明显的影响,依然假设岩体为连续介质,将会产生不可避免的错误。当前,许多学者开展了大量关于节理、层理弱面对岩体力学性质影响的试验研究。但是由于岩石的不均匀性、复杂性以及技术原因,室内试验获得力学参数费时、费力而且花费高。如若将室内试验和数值模拟试验结合,将会更好的研究和了解层理面的存在对岩体力学性质的影响。
对于含有层理的不连续体,不宜采用连续介质模型或“等效模型”进行分析,采用离散元软件PFC2D进行仿真模拟,能更准确的分析含有层理岩石试样的力学参数。
一、室内试验
1. 试样制备及实验过程
岩石单轴压缩实验是指,是岩石试样在无侧压的情况下,在轴向压力作用下发生变形直至破坏的试验。页岩层理发育明显,所以本次试验所用岩石试样取自志留系龙马溪组中厚层状黑色页岩,碳质含量高,试验仪器为全伺服控制岩石力学实验系统。由于取自露头的页岩形状很不规则,不能直接用于实验。实验前必须对页岩进行加工,由于取芯设备、时间和技术原因,只能分别与层理方向为0度,45度,90度角度取芯并编号,岩石试样为圆柱型,直径为25mm,长度为50mm。轴向和径向应变仪夹持并固定在试件上,试件放入三轴应力试验仪器,无围压,轴向加载速度为0.35mm/min,通过数据采集系统获得试验过程中的轴向应力,从而得到该试件的抗压强度。
2. 试验结果
岩石是矿物颗粒集合体,具有明显的非均质性,同时由于岩石在长期复杂的地质作用产生裂隙、空洞等缺陷,所以试样的力学参数具有明显的差异性,离散度大。本次试验三个层理倾角的取样不少于5块,以减少试样及试验产生的误差。层理倾角为0度岩心抗压强度分布为101.1MPa~170.4Mpa,平均值137.0Mpa;层理倾角为45度岩心抗压强度分布为71.3MPa~106.9MPa,平均值90.4Mpa;层理倾角为90度岩心抗压强度分布为94.9Mpa~158.6MPa,平均值132.4MPa。随着倾角的增大,试样的抗压强度先减小后增大层理倾角不同,岩石的抗压强度有明显的差异。
二、层理试件数值试验模拟
PFC2D程序作为一种特殊的离散单元法,克服了传统的连续介质力学模型的宏观连续性假设,无需事先指定岩石或节理的本构关系,可以解决基于连续介质力学建立本构模型难以处理的复杂岩石断裂力学问题。PFC模型是直接破坏型模型,其强度并不按指定的应力—应变关系发生变化,而是随着内部微观结构发生改变。
1. 试验模型建立
PFC2D模型建立的依据是所取岩心试件室内试验结果获得的。根据室内试验获得的0度、45度、90度岩石试件抗压强度、弹性模量和泊松比的平均值,通过不断调试程序,获得与室内试验相符合的数值模型的颗粒微观力学参数。数值试验选择点接触本构模型,模型为长方形,长度为100mm,宽度为50mm,最小颗粒半径0.3mm,颗粒半径比1.66,颗粒密度2600kg/m3,力学参数与实际基本一致。建立层理面倾角为0度、15度、30度、45度、60度、75度、90度等七种不同倾角的模型,微观力学参数分别为法向粘结力为70Pa,剪切粘结力为420Pa,摩擦系数为0.1。层理面位于模型的中心位置,含有一组层理面模型层理面间距为12mm。
2. 数值试验过程
含有层理模型生成以后,进行双轴压缩模拟环境的建立。模型周围的四个墙单元来对模型施加力或者位移从而完成实验模拟。对于双轴实验,上端墙单元与下端墙单元作为加载板,通过伺服控制机制,侧面两个墙单元施加速度,从而保持恒定的围压。关闭侧面墙单元的伺服控制,删除侧面的两个墙单元,就可以对模型进行单轴压缩实验。
上方墙单元与下方墙单元分别以速度Vp彼此移动靠近从而产生压力进行双轴压缩实验。如果速度设定为一个单一的速度,如此大的加速度产生的施加给试件的惯性力将会对试件产生破坏。为了避免惯性力的产生,设定一个小的加速步Sp在Np步循环以后达到最终速度Vp。对双轴压缩环境设定结束后,即可进行单轴和双轴压缩试验数值模拟。
3. 单轴压缩数值试验结果分析
如上所述建立模型,进行单轴压缩实验,获取倾角45度试件数值模拟应力应变曲线,并与实验应力应变曲线对比。红色虚线为数值试验模拟结果,蓝色实线为室内试验获得的数据,基于PFC2D的数值试验能很好的模拟含有层理岩石的室内压缩试验,所获得的数值模拟力学参数与真实试验获得的力学参数基本一致。
通过PFC2D程序内置FISH语言,编制程序,获得含有单一层理和一组(三条)层理在7种层理面倾角情况下的抗压强度。对比室内试验数据与数值模拟数据,数据差异控制在6%以内,差异较小。
对于含有单一层理模型抗压强度曲线呈现“单肩型”,符合Jeager提出的单一弱面理论,在0度到30度时,抗压强度基本相等变化不明显;30度到60度时,抗压强度明显减小,并在60时取得最小值;60度到90度时,抗压强度逐渐增大,90度与0度抗压强度基本相等。
对于含有一组层理模型抗压强度曲线不再为“单肩型”,在0度到30度时,抗压强度略微减小;30度到60度时,抗压强度明显减小;在60度到75度之间取得最小值;60度到90度时,抗压强度逐渐增大;90度与0度抗压强度基本相等。
含有一组层理模型抗压强度小于同一倾角的含有单一层理模型的抗压强度,层理面的数量影响模型的抗压强度,层理面增多,抗压强度减小。
4. 双轴压缩数值试验结果分析
修改目标围压值为10MPa,20MPa,30MPa,40MPa,50MPa,运行程序,模拟在多种围压情况下,数值试件的抗压强度的变化。
随着围压增大,试件的抗压强度明显增大,最低抗压强度值依然在60度倾角试件获得,曲线逐渐趋于平滑,呈现出“双肩型”,各向异性性质逐渐不明显,当围压达到单轴抗压强度一半时,试件中存在的弱面即不在发生作用。
对含有一组三条平行层理试件分别施加10MPa、20MPa、30MPa、40MPa和50MPa围压进行双轴试验数值模拟。在相同围压下,抗压强度曲线随着试件倾角的增大表现为先减小后增大,在60度时取得最小值。在围压下,由于含有多条层理弱面,弱面效应对于低角度和高角度倾角也变得明显,含有一组层理试件曲线不再与含有单一层理的“双肩型”曲线相同。
三、结论
通过对含有层理页岩进行室内力学参数试验以及含有单一层理和一组层理试件模型的数值试验,得出以下主要结论:
1.0度、45度、90度三种倾角试件室内单轴试验表明,随着角度增大,单轴抗压强度先减小后增大,层理弱面效应明显。
2.颗粒流程序能很好的模拟含有层理岩石的数值模拟试验。单一层理与一组(三条)层理模型抗压强度倾角效应曲线不同;含有单一层理模型抗压强度倾角效应曲线为“单肩型”,而含有一组(三条)层理模型抗压强度倾角效应曲线,表现为先缓慢减小到急剧减小然后急剧增大的趋势。
3.在施加围压情况下,含有单一层理模型抗压强度倾角效应曲线为“双肩型”,一组层理模型表现为先减小后增大的趋势。
参考文献
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岩石强度 第4篇
我国西部地区红层出露广泛,许多水利水电、公路、铁路等工程都在红层地区兴建。我国红层大多数形成于晚三叠纪至古近纪,通常由一套砂岩、粉砂岩、泥岩组成,偶有泥灰岩和砾岩,多为硬质岩与软质岩互层。红层软岩属于易滑地层,工程建设中极易诱发滑坡、坍塌等地质灾害,其物理力学性质与一般岩层存在较大差异。但目前国内外关于红层岩石的微观特性与宏观力学性质的相关性尚缺乏系统的研究[1~4]。本文从四川省屏山县金沙江河谷一带采集红层砂岩、粉砂岩、泥岩岩样进行了室内试验,开展了红层岩石单轴抗压强度与微观特性之间相关关系的研究。
1 试验方法
试验方法参考了相应的文献[5~7],本试验共对五组岩样进行了单轴抗压强度测试,同时分别对这五组岩样进行了偏光显微镜观察及扫描电镜观察。这五组试样包括两组砂岩(编号为砂岩1、砂岩2)、一组粉砂岩(编号为粉砂岩1)和两组泥岩(编号为泥岩1,泥岩2)。
单轴抗压强度试验在中国地质大学(北京)岩石力学实验室进行,试验的设计参考了相应的文献[8~10]。实验设备采用TAW-2000微机控制电液伺服岩石三轴试验机。单轴抗压试验的试样尺寸均为:长50mm×宽50mm×高100mm,误差为±1%,精确度0.02 mm。
岩石微观试验在中国科学院地质与地球物理研究所进行,试验的设计参考了相应的文献[11~13]。分别按偏光显微镜和扫描电镜标准磨片制样,采用偏光显微镜(OLYMPUS BH2)和扫描电镜(LEO1450VP)进行微观试验,观察岩样的微观特征。
2 单轴抗压强度测试
按式(1)计算岩石单轴抗压强度:
式中:σc为岩石单轴抗压强度(MPa);A为试样截面积(mm2);P为单轴极限荷载(N)。
各组岩样的单轴抗压强度见表1。
根据试验数据及试样破坏后的形态可知,砂岩1及砂岩2主要呈现剪破裂[14],两者单轴抗压强度相差不大;粉砂岩1呈现张破裂和剪破裂各半;两组泥岩1和泥岩2主要呈现张破裂,其中泥岩2张破裂更显著,其单轴抗压强度也略低于泥岩1,但总体相差不大。总体上看,两组砂岩单轴抗压强度最高,粉砂岩次之,两组泥岩最低。
3 岩样的微观特性
目前,关于岩石的微观结构研究已取得了一些成果[15~17]。本文通过偏光显微镜和扫描电镜对岩石的微观结构进行了观察研究。
3.1 偏光显微镜观察微观结构
在偏光显微镜下分别观察各岩样,结果见图1。主要观察了岩样的胶结物成分、胶结方式、颗粒接触关系及结构等,具体情况见表2。
3.2 扫描电镜观察微观结构
在扫描电镜下观察各岩样,结果见图2,主要观察了各岩样的矿物颗粒粒径大小及形态,并通过扫描电镜能谱分析得出岩样矿物成分及含量。
在扫描电镜下,从砂岩1、砂岩2观察到粉砂岩1再到泥岩1、泥岩2,镜下放大比例均为10μm,可观察到砂岩结构呈颗粒状,泥岩粒度明显变小呈细团粒状,粉砂岩则介于两者之间,见图2(a)、(b)、(c)。
通过偏光显微镜的正交镜观察(见图1),结合在中国石油勘探开发研究院石油地质实验中心完成的岩石样品XRD矿物分析,得出岩石的矿物成分及含量,见表3。
4 微观结构与抗压强度的相关性分析
根据表3各组岩样的矿物成分及含量,结合表1的单轴抗压强度,对比分析可发现,岩样中石英和粘土矿物的含量对单轴抗压强度影响最明显,因此对这两种矿物含量和单轴抗压强度进行了定量拟合分析,结果见图3、图4。
由图3可见,石英含量与单轴抗压强度呈现正相关。总体上看,石英含量越多单轴抗压强度越高。根据拟合结果,石英含量与单轴抗压强度呈线性关系,其关系式为:
由图4可见,粘土矿物含量与单轴抗压强度呈负相关,粘土矿物含量越多单轴抗压强度越低。根据曲线拟合结果可知,粘土矿物含量与单轴抗压强度强度呈对数关系,其关系式为:
砂岩1和砂岩2的胶结物成分及胶结方式、矿物成分及含量、整体结构相差不大,两者的单轴抗压极限值也相差不大,均为110k N左右。但通过显微对比可知,砂岩1的石英矿物含量略高于砂岩2,结合表1的抗压试验数据,砂岩1的单轴抗压强度略高于砂岩2。由此可说明,当其他条件基本相同时,石英含量越高,单轴抗压强度越高;泥岩1和泥岩2的矿物成分及含量、整体结构也相差不大,两者的单轴抗压强度也基本相同。但对比矿物颗粒的分布发现,泥岩1明显较泥岩2更均匀,结合抗压试验数据,泥岩1的单轴抗压强度略高于泥岩2。由此说明,当其他条件基本相同时,岩样内部矿物颗粒分布越均匀,单轴抗压强度越高。
将砂岩与粉砂岩进行对比,两者的主要差别在于矿物粒径大小、矿物含量及胶结物。砂岩矿物颗粒粒径较大且粘土矿物含量较少,而粉砂岩矿物颗粒粒径较小且粘土矿物含量相对较多,细粒的粘土矿物充当了部分胶结物。一般而言,颗粒成分相同粒径越小强度越高,但结合抗压试验数据,粉砂岩的单轴抗压强度却较砂岩低,可见此处的矿物成分及含量、胶结物成分对岩样强度起了主导作用。
将砂岩和泥岩进行对比,两者的颗粒粒径、胶结物成分、矿物成分及含量都存在较大的差别。砂岩的颗粒粒径较大,胶结物主要为硅质铁质,矿物成分主要为石英、长石、岩屑;泥岩颗粒粒径较小,矿物成分主要为粘土矿物、石英、岩屑;砂岩中石英含量约为泥岩的2倍,而泥岩中粘土矿物含量约为砂岩的5倍;砂岩整体结构比较密实、胶结物为较好的硅质,而泥岩整体结构比较疏松、颗粒间泥质填充,最终导致泥岩的抗压强度远低于砂岩。将粉砂岩与泥岩进行对比,得出的结论与砂岩和泥岩对比得出的结论基本一致。
5 结论
(1)红层岩石中,通过五组岩样试验结果的对比可知,石英和粘土矿物的含量对岩石单轴抗压强度影响最大。其中,石英含量与红层岩石的单轴抗压强度呈现正相关,且曲线拟合结果显示二者呈线性关系;粘土矿物含量与红层岩石的单轴抗压强度呈负相关,根据曲线拟合结果,二者呈现对数关系。
(2)红层岩石中,通过砂岩、粉砂岩、泥岩之间的对比可见,胶结物成分对单轴抗压强度具有显著影响,硅质铁质者强度最高,铁质钙质者次之,泥质者最低。
(3)通过两组泥岩的相互对比可知,当矿物含量基本相同时,岩石内颗粒分布比较均匀的岩石单轴抗压强度高于分布不均匀的岩石。
综上所述,矿物成分中石英含量高、粘土矿物含量低、胶结物为硅质铁质、结构比较密实的砂岩的单轴抗压强度高于石英含量低、粘土矿物含量高、胶结物为钙质泥质、结构比较疏松的泥岩。
摘要：岩石的微观特性对其宏观力学性质具有重要影响,目前关于红层岩石微观结构与抗压强度的定量关系尚缺乏系统的研究。本文对四川屏山县红层岩石取样进行了单轴压缩试验,利用偏光显微镜和扫描电镜对其微观特性进行了观察。通过对红层砂岩、粉砂岩、泥岩的单轴抗压强度和微观特性的试验分析与对比,得出了红层岩石单轴抗压强度与矿物成分、矿物含量、胶结物类型等微观特性之间的一些函数关系。试验结果表明:石英和粘土矿物的含量对红层岩石的单轴抗压强度影响最大。石英含量与红层岩石单轴抗压强度呈现正相关,粘土矿物含量与红层岩石单轴抗压强度呈负相关。当矿物含量基本相同时,岩石内颗粒分布均匀的岩石单轴抗压强度明显高于颗粒分布不均匀的岩石。