Page 51 - 水利学报2021年第52卷第1期

图 6 千枚岩三轴加载轴向应变-体应变
生较大的体积变形；随着倾角的增大，岩样的变形模量不断增大，使得岩样的可压缩性不断减小，
当倾角为 90°时，岩样的变形模量达到最大，其轴向变形量达到最小，同时围压在一定程度上限制了
岩样的体积变形，最终使得岩样的体积变形量达到最低。
3.3 塑性应变比 为获得塑性变形指标，参考杨以荣等 ［17］ 的建议，假定试验过程中弹性常数不变，
e
利用弹性变形阶段得到的弹性常数，根据弹性计算方法可得到轴向弹性应变 ε 和环向弹性应变
1
e
ε ，再用总应变减去弹性应变即得到对应的塑性应变，如式（2）—式（3）所示：
3
σ - 2μσ σ - μ(σ + σ )
e
e
ε = 1 3 ，ε = 3 1 3 （2）
1 E 3 E
p
p
e
ε = ε - ε ，ε = ε - ε e （3）
1 1 1 3 3 3
式中： σ 为轴向应力； σ 为环向应力； E 为弹性模量； μ 为泊松比； ε 和 ε p 分别为轴向的总应
1 3 1 1
p
变和塑性应变； ε 和 ε 分别为环向的总应变和塑性应变。
3 3
通常认为，岩体的塑性变形源自于原生裂隙拓展、新裂隙萌生和基质间的剪切滑移，因此塑性
变形可视为岩体内部节理发展的宏观表现。试验获得的应力-应变曲线实质上是由不同时刻记录的应
p
力-应变点组成的，采用式（2）—式（3）可以获得加载过程中每微段的轴向塑性应变增量dε 和环向塑
1
性应变增量 dε p ，式（4）定义了某一应力水平下轴向与环向塑性应变变化量的比值η，以反映轴向与
3
环向内部节理发展的相对程度。通常认为轴向应力小于起裂应力时，岩样发生弹性变形，故仅绘制
了裂纹稳定拓展阶段与裂纹损伤和失稳拓展阶段。图 7 给出了不同层理倾角岩样在不同围压下塑性应
变比η与偏应力的关系，其中裂纹稳定拓展阶段采用黄色或红色三角形散点进行绘制，裂纹损伤和失
稳拓展阶段采用绿色或蓝色矩形散点进行绘制。
dε p
η = 1 （4）
dε p
3
有学者认为可以采用扩容应力表征岩体的长期强度 ［20］ ，由于扩容点后节理发育迅速导致岩体的
应变显著增大，所以裂纹损伤和失稳拓展阶段可作为防止岩体破坏的重要阶段。从图 7 可以看出，不
同层理倾角岩样的裂纹损伤和失稳拓展阶段存在明显差异，倾角为 0°岩样该阶段随围压增大应力历

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