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    巖石在應(yīng)力作用下的變形、強(qiáng)度等相關(guān)力學(xué)性質(zhì)，一直是巖石力學(xué)試驗(yàn)研究的重點(diǎn)。但現(xiàn)有大量試驗(yàn)多是以圓柱體試樣在軸對(duì)稱應(yīng)力(σ₁>σ₂ =σ₃ )條件下進(jìn)行的，忽略了中間主應(yīng)力σ₂的影響，這與實(shí)際地應(yīng)力狀況不相符。

　　塑性力學(xué)理論認(rèn)為，球應(yīng)力(平均應(yīng)力p)主要改變材料的體積變化，偏應(yīng)力(廣義剪應(yīng)力q)主要影響材料的形狀變化。但上述真三軸試驗(yàn)都是在主應(yīng)力軸固定的條件下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮應(yīng)力Lode 角變化對(duì)巖石變形、強(qiáng)度、微裂隙發(fā)育、破壞形態(tài)等性質(zhì)的影響。

　　關(guān)于應(yīng)力Lode 角變化對(duì)土類材料變形性質(zhì)影響的研究，已有一定的進(jìn)展，但在巖石類材料領(lǐng)域研究甚少。

　　重慶大學(xué)尹光志教授團(tuán)隊(duì)在近期發(fā)表的《應(yīng)力 Lode 角對(duì)砂巖變形特性影響》一文中，基于自主研發(fā)的“多功能真三軸流固耦合試驗(yàn)系統(tǒng)”，進(jìn)行真三軸應(yīng)力(σ₁>σ₂ >σ₃ )條件下，保持球應(yīng)力、偏應(yīng)力不變而改變應(yīng)力Lode 角試驗(yàn)，研究了應(yīng)力Lode 角旋轉(zhuǎn)對(duì)巖石變形特性的影響。

應(yīng)力加載圖及應(yīng)力空間圖

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力Lode 角旋轉(zhuǎn)對(duì)巖石的變形有較大影響。當(dāng)應(yīng)力Lode 角旋轉(zhuǎn)一周回到初始狀態(tài)后，產(chǎn)生了不可恢復(fù)的塑形變形，且球應(yīng)力、偏應(yīng)力對(duì)變形的影響不同。

　　應(yīng)力Lode 角旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，3個(gè)主應(yīng)變、體應(yīng)變均會(huì)發(fā)生不可恢復(fù)的塑性變形。偏應(yīng)力相等時(shí)，隨著偏應(yīng)力比M的增大，3 個(gè)主應(yīng)變和體應(yīng)變均逐漸增大；球應(yīng)力相等時(shí)，3 個(gè)主應(yīng)變及體應(yīng)變隨M的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。

　　球應(yīng)力、偏應(yīng)力對(duì)巖石變形有重要作用。偏應(yīng)力相等、球應(yīng)力較小時(shí)，巖石內(nèi)部以空隙、裂隙以壓縮為主導(dǎo)，隨偏應(yīng)力比M 的增大，偏應(yīng)變表現(xiàn)為遞增趨勢(shì)。當(dāng)球應(yīng)力相等、偏應(yīng)力較大時(shí)，巖石內(nèi)部以裂紋擴(kuò)展為主導(dǎo)，偏應(yīng)變又會(huì)出現(xiàn)增大趨勢(shì)。

　　由于應(yīng)力Lode 角的旋轉(zhuǎn)，巖石內(nèi)部由應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展區(qū)不斷萌生新的裂紋。球應(yīng)力相等，偏應(yīng)力較大時(shí)，試件會(huì)失穩(wěn)破壞。

　　研究人員最后指出，試驗(yàn)僅對(duì)真三軸應(yīng)力條件下較小范圍內(nèi)的球應(yīng)力、偏應(yīng)力對(duì)砂巖變形影響進(jìn)行了初步研究，隨后還將對(duì)球應(yīng)力、偏應(yīng)力在較大范圍內(nèi)變化對(duì)巖石變形、破壞的影響進(jìn)行深入研究。