Page 52 - 水利学报2021年第52卷第1期

图 7 千枚岩塑性应变比与偏应力关系
程变长，究其原因，在轴向应力的作用下基质层首先发生破裂，过扩容点后基质的剪切裂纹逐渐贯
通形成宏观剪切面，达到峰值点时剪应力分量的作用使岩样发生锯齿形剪切破坏，围压的增大使该
阶段应力历程显著变长。倾角为 30°的岩样的应力历程随围压的增大并未出现明显变化，观察破坏后
的岩样发现破坏面十分粗糙，岩样发生弱面和基质共同受剪的复合型破坏，岩样在裂纹稳定拓展阶
段形成微裂纹引起应力集中切穿基质，直至裂纹连通形成宏观剪切面。倾角为 45°岩样低围压试验中
该阶段应力历程较短，但随着围压的提高显著增长。低围压下试件过扩容点后即发生沿层理弱面滑
移的剪切破坏，观察破坏后的岩样发现断面光滑，表明 45°岩样在低围压下层理弱面产生裂纹后，裂
纹沿层理面迅速发展，最终贯穿整个层理面并使岩样发生沿层面的剪切滑移破坏，但围压可对这种
剪切破坏产生较为显著的抑制作用。该阶段在 90°倾角岩样的试验中不存在较为普遍的规律，这是由
于试件在低围压下发生类似于压杆失稳的张拉破坏，并以层理面为破坏面；但在高围压下试件的破
裂模式转化为共轭剪切破坏。
在一次加载中，偏应力小于起裂应力时试件发生弹性变形，测得轴向塑性应变和环向塑性应变
为 0，由于试验设备并非完全刚性，应力应变曲线在小邻域内存在毛刺在较大区间光滑，轴向塑性应
p p
变增量dε 和环向塑性应变增量 dε 在 0 点附近跳动。进入裂纹稳定拓展阶段及裂纹损伤和失稳拓展
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阶段后，试件开始发生塑性变形，随着微裂纹的发育、扩散，轴向和环向的塑性应变增量之比即塑
性应变比η逐渐发生变化。
从图 7 可以看出，不同围压作用下塑性应变比走势存在明显差异。低围压下塑性应变比多呈下坠
趋势，表明在偏应力接近峰值应力的过程中轴向塑性应变的变化率大于环向塑性应变的变化率，提
示轴向裂隙的发展速度比环向裂隙的发展速度更快。中围压下塑性应变比普遍呈水平形式，表明轴
向和环向的塑性应变变化率持平。高围压下塑性应变比呈先下降后上升的趋势，表明随着偏应力的
增大，塑性应变的变化率由轴向大于环向逐渐转变为环向大于轴向，提示环向裂隙的发展速度随着
偏应力增大而显著变快。

4 结论

千枚岩层间结合差，其力学特性具有显著各向异性的特点。在工程建设中，如对千枚岩力学特

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