·778· 工程科学学报，第40卷，第7期 各个岩样的纵波速度，筛选出波速相近的试件.试 120 验前后利用德国西门子SOMATOM Scope型X射线 100 —2-2 螺旋CT机进行扫描分析，其空间分辨率为0.35mm× -S2-3 0.35mm,密度对比率0.3%，扫描层厚0.75mm,可 0 用于检测试件内部裂隙发育及分布情况.在对试件 60 进行充填时，为使石膏尽快凝固发挥整体受力特性， 严格控制其稠度和密实性，由于CT扫描费用昂 40 贵，本试验每组选择2个均质性较好的试件进行 试验 本文采用MTS815试验系统，仪器如图1(a)所 0 0.2 0.40.60.81.0 1.2 示，该系统可以进行单轴及三轴压缩试验，试验过程 轴向应变，% 采用位移控制的加载方式，加载速率0.1mm· 图2含孔洞大理岩单轴压缩试验应力-应变曲线 minl.配套的声发射系统，利用声发射探头可以直 Fig.2 Uniaxial compression stress-strain curve of the hole-bearing specimens 接监测试验过程中的声发射现象，一致性较好. S2-2 S2 图1试验仪器.(a)MTS815:(b)CT机 Fig.1 Experimental apparatus:(a)MTS815 test system;(b)CT ma- chine 图3含孔洞大理岩试件破坏模式 Fig.3 Broken mode of the hole-bearing specimens 2含孔洞大理岩强度与力学特征 0.76%.峰后变形局部化阶段特征不明显，表现为应 2.1含孔洞大理岩力学特征 力阶梯状减少，试件两侧裂纹发育程度较快.屈服破坏 大理岩是一种典型的脆性岩石，但在预制孔洞 阶段则表现出脆性破坏的特征，应力急剧下降 或裂隙的条件下，其峰后特性却有所不同].图2 S2-3试件的应力-应变曲线裂隙压密阶段特征 是含孔洞大理岩单轴试验的应力-应变曲线，图3 也比较明显，但经历的压密时间比S2-2更长，完成 是试件破坏后裂纹扩展情况.从图2中可以看出， 压密的轴向应力基本一致，该阶段的轴向应变却差 含孔洞大理岩单轴试验曲线可以分为四个阶段：裂 异很大，接近一倍.随后，应力和应变基本呈线性增 隙压密阶段、弹性阶段、变形局部化阶段)以及屈 加，峰值前也出现明显的裂纹起裂特征，孔洞周围产 服破坏阶段 生裂隙，峰值应力112.10MPa,对应的峰值应变为 S2-2试件应力-应变曲线开始有明显的下凹趋 0.97%.在变形局部化阶段，在小幅度应力降低后， 势，表现出大理岩内部存在的裂隙缺陷被压实.随 表现出第一个特征点，应力大小为109.14MPa,孔 着外部荷载的增加，试件表现出弹性变形的特征，应 洞周围产生新裂隙，在短时间又降低到106.82 力与应变呈线性增加.应力为85.34MPa时，出现 MPa.随着应变的增加，应力有所上升，基本保持在 了第一次应力下降，下降幅度很小，为2.66MPa,引 3MPa以内，局部化变形特征明显，裂隙开始大量扩 起该现象的原因是孔周边易应力集中，试件内部应 展，比S2-2裂纹更多更复杂，屈服出现平台状特 力达到裂纹起裂应力)，孔洞周围产生了一条裂 征，岩样沿着孔周边逐步屈服[四.屈服破坏阶段试 纹，随后新产生的裂纹导致第二次应力下降.最终， 件突然失稳破坏 应力达到峰值102.84MPa,对应的峰值应变为 通过分析，两个试件应力-应变曲线存在相似工程科学学报,第 40 卷,第 7 期 各个岩样的纵波速度,筛选出波速相近的试件. 试 验前后利用德国西门子 SOMATOM Scope 型 X 射线 螺旋 CT 机进行扫描分析,其空间分辨率为 0郾 35 mm 伊 0郾 35 mm,密度对比率 0郾 3% ,扫描层厚 0郾 75 mm,可 用于检测试件内部裂隙发育及分布情况. 在对试件 进行充填时,为使石膏尽快凝固发挥整体受力特性, 严格控制其稠度和密实性,由于 CT 扫描费用昂 贵,本试验每组选择 2 个均质性较好的试件进行 试验. 本文采用 MTS815 试验系统,仪器如图 1(a)所 示,该系统可以进行单轴及三轴压缩试验,试验过程 采用 位 移 控 制 的 加 载 方 式, 加 载 速 率 0郾 1 mm· min - 1 . 配套的声发射系统,利用声发射探头可以直 接监测试验过程中的声发射现象,一致性较好. 图 1 试验仪器. (a)MTS815;(b)CT 机 Fig. 1 Experimental apparatus:(a)MTS815 test system;( b)CT ma鄄 chine 2 含孔洞大理岩强度与力学特征 2郾 1 含孔洞大理岩力学特征 大理岩是一种典型的脆性岩石,但在预制孔洞 或裂隙的条件下,其峰后特性却有所不同[9] . 图 2 是含孔洞大理岩单轴试验的应力鄄鄄 应变曲线,图 3 是试件破坏后裂纹扩展情况. 从图 2 中可以看出, 含孔洞大理岩单轴试验曲线可以分为四个阶段:裂 隙压密阶段、弹性阶段、变形局部化阶段[3] 以及屈 服破坏阶段. S2鄄鄄2 试件应力鄄鄄应变曲线开始有明显的下凹趋 势,表现出大理岩内部存在的裂隙缺陷被压实. 随 着外部荷载的增加,试件表现出弹性变形的特征,应 力与应变呈线性增加. 应力为 85郾 34 MPa 时,出现 了第一次应力下降,下降幅度很小,为 2郾 66 MPa,引 起该现象的原因是孔周边易应力集中,试件内部应 力达到裂纹起裂应力[3] ,孔洞周围产生了一条裂 纹,随后新产生的裂纹导致第二次应力下降. 最终, 应力 达 到 峰 值 102郾 84 MPa, 对 应 的 峰 值 应 变 为 图 2 含孔洞大理岩单轴压缩试验应力鄄鄄应变曲线 Fig. 2 Uniaxial compression stress鄄strain curve of the hole鄄bearing specimens 图 3 含孔洞大理岩试件破坏模式 Fig. 3 Broken mode of the hole鄄bearing specimens 0郾 76% . 峰后变形局部化阶段特征不明显,表现为应 力阶梯状减少,试件两侧裂纹发育程度较快. 屈服破坏 阶段则表现出脆性破坏的特征,应力急剧下降. S2鄄鄄3 试件的应力鄄鄄应变曲线裂隙压密阶段特征 也比较明显,但经历的压密时间比 S2鄄鄄2 更长,完成 压密的轴向应力基本一致,该阶段的轴向应变却差 异很大,接近一倍. 随后,应力和应变基本呈线性增 加,峰值前也出现明显的裂纹起裂特征,孔洞周围产 生裂隙,峰值应力 112郾 10 MPa,对应的峰值应变为 0郾 97% . 在变形局部化阶段,在小幅度应力降低后, 表现出第一个特征点,应力大小为 109郾 14 MPa,孔 洞周 围 产 生 新 裂 隙, 在 短 时 间 又 降 低 到 106郾 82 MPa. 随着应变的增加,应力有所上升,基本保持在 3 MPa 以内,局部化变形特征明显,裂隙开始大量扩 展,比 S2鄄鄄 2 裂纹更多更复杂,屈服出现平台状特 征,岩样沿着孔周边逐步屈服[1] . 屈服破坏阶段试 件突然失稳破坏. 通过分析,两个试件应力鄄鄄 应变曲线存在相似 ·778·