基于全应力应变曲线的岩石脆性特征评价新方法

为了研究更加合理有效、适用范围更广的岩石脆性表征方法,采用了理论分析与试验结果验证的方法,分析了脆性对于实际工程的重要意义,以及现有的基于强度特征、应力应变曲线、矿物组分、断裂韧度等的脆性指标,对其合理性及在使用中的局限性进行了总结,进一步研究了应力应变曲线对于岩石脆性的表征作用,在此基础上综合考量了峰前应力增长速率、幅度及峰后应力应变关系,提出了基于全应力-应变曲线的岩石脆性特征评价方法,并通过不同岩石单轴压缩和三轴压缩试验数据进行验证。结果表明:在单轴压缩条件下,花岗岩、砂岩、灰岩、大理岩脆性依次减小,符合脆性越大破化现象越明显的规律;在三轴压缩条件下,对于同种岩石该指标随围压的增大逐渐减小,符合岩石随围压增大而表现出的脆-延转换规律;该指标能够对不同岩石的脆性做出较为准确的评价,该指标对于复杂应力条件下的岩石也能较好地反映其脆性特征;该指标对于岩石不同应力状态下其内部性质的外部反映进行了全面考虑;该方法中所使用的参数均为常规三轴压缩试验容易获取的参数,其具有适用范围广和可操作性强的特点。研究结果可以进一步丰富和完善现有岩石脆性评价体系,对实际工程具有一定的指导意义。