从微细结构角度分析红砂岩的强度特性
红石剖析资料
红石剖析
红石的结构特点主要表现为：结构致密，抗压强度高，吸水率低，表面硬度大，化学稳定性好，耐久性强，但耐火性差。
红石呈细粒、中粒、粗粒的粒状结构，或似斑状结构，其颗粒均匀细密，间隙小（孔隙度一般为0.3%~0.7%），吸水率不高（吸水率一般为
0.15%~0.46%），有良好的抗冻性能。
此外，红石的硬度高，其摩氏硬度在6左右，密度在2.63g/cm³到2.75g/cm³之间，压缩强度在
100~300MPa，其中细粒红石可高达300MPa以上，抗弯曲强度一般在10~30MPa。
红石的质地纹路均匀，颜色丰富，有红色、白色、黄色、绿色、黑色、紫色、棕色、米色、蓝色等，而且其色彩相对变化不大，适合大面积的使用。
根据晶粒大小，红石的用途也有所不同，晶粒细小的可加以磨光或雕琢，作为装饰板材或艺术品；中等粒度的常用于修筑桥墩、桥拱、堤坝、海港、勒脚、基础、路面等；晶粒粗大的轧制成碎石，是混凝土的优良集料。
红石还耐酸碱，可以用做化工、冶金生产中的耐酸衬料和容器。
此外，红石还存在于特定的自然环境中，如贡嘎山周边的燕子沟，这里的红石是由花岗岩石面附生的红色生命体（如红色藓类生物）形成的，因其独特的生长环境和形成过程，被赋予了极高的观赏价值和研究意义。
总的来说，红石是一种具有独特地质特点和广泛用途的岩石，无论是从地质学、材料科学还是生态学的角度，都值得进一步研究和探索。
红砂岩路基施工
红砂岩路基施工红砂岩，由于其材料本身的特殊性，以往只是在低等级公路中作为路基填料，且出现了大量的质量问题，为杜绝红砂岩施工质量通病，我们对红砂岩路基施工工艺做进一步完善和补充，以确保工程质量。
1、红砂岩的基本特性泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。
红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式，因胶结物质和风化程度的差异，其强度变化大，多数红砂岩在挖掘或爆破出来后，受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化，其物理力学性质也将产生变化。
为制定红砂岩施工方案，必须要对红砂岩有全面细致的了解，我们查阅大量资料并与合同段地质勘察报告进行比对分析，对红砂岩的基本特性等指标得出以下（1.1～1.5）结论，作为红砂岩施工方案的参考资料。
1.1、红砂岩分类红砂岩按强度和崩解特性划分为如下三种类型：（1）一类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈现渣状、泥状或粒状崩解；（2）二类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa或稍大于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈块状崩解；（3）三类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度大于15Mpa，不崩解，特性与普通砂岩无区别，稳定，不易破碎。
1.2、红砂岩的天然结构特征及其矿物成分和化学成分红砂岩的天然结构主要有粒状碎屑结构和泥状结构两种，按岩石学划分，可将红砂岩分为两大类：一类为碎屑岩类，包括泥质砂岩、泥质粉砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩、砂岩和砾岩等；另一类为粘土岩类，包括泥岩、页岩、砂质泥岩及砂质页岩等。
红砂岩中，含铁氧化物大多以浸染物形式出现，碎屑颗粒间主要有孔隙式胶结、基底式胶结以及铁质碳酸盐胶结等形式。
由于铁质在多数岩石中不是以胶结物的形式存在，故主要影响岩石的外观状态，对岩石的工程性质没有明显的影响。
红砂岩路基填筑技术探讨
红砂岩路基填筑技术探讨摘要本文主要对红砂岩路基填筑技术进行了探讨。
首先介绍了红砂岩的特性以及在路基填筑中的应用，接着详细讨论了红砂岩填筑层的设计原则和施工技术，包括填筑层厚度的确定、填筑材料的选用、填筑层的加固措施等。
最后对红砂岩路基填筑技术进行了总结和展望。
1. 红砂岩的特性及在路基填筑中的应用红砂岩是一种常见的地质材料，具有较高的强度和耐久性。
其主要特点如下：•物理性质：红砂岩具有较高的比重和硬度，同时具备良好的孔隙结构和透水性；•化学性质：红砂岩的主要成分为石英、长石和岩屑等，具有较好的化学稳定性；•力学性质：红砂岩具有较高的抗压强度和抗剪强度，适合作为路基填筑材料。
红砂岩在路基工程中主要用于填筑层的构建，能够提供良好的支撑和稳定性，有效分散和传递路面荷载，对于改善路基的承载力和排水性能具有重要作用。
2. 红砂岩填筑层的设计原则红砂岩填筑层的设计应以确保路基的强度、稳定性和排水性能为目标。
在设计时需考虑以下原则：2.1 填筑层厚度的确定填筑层的厚度应根据工程要求和路基地质条件确定。
一般来说，填筑层厚度应满足以下要求：•路基承载力要求：填筑层的厚度应能够满足路基的承载力要求，保证路面的稳定性；•地基条件：填筑层的厚度应考虑地基的稳定性和排水性能；•工程经济性：填筑层的厚度应在经济、合理的范围内。
2.2 填筑材料的选用选择适当的填筑材料对于保证填筑层的性能至关重要。
红砂岩填筑层的常用材料包括：•红砂岩碎石：具有较高的抗压强度和稳定性，是常用的填筑材料；•黄土：作为填筑层的辅助材料，能够改善红砂岩填筑层的排水性能。
在选择填筑材料时需考虑材料的物理性质、力学性能和可获得性等因素，以满足工程要求和经济性。
2.3 填筑层的加固措施为了提高填筑层的强度和稳定性，常采取以下加固措施：•使用填筑机械进行填筑材料的压实，以提高填筑层的密实度；•采用填土墙或填筑层捆扎加固等方法，增加填筑层的整体强度；•在填筑层中加入合适的加固材料，如钢筋等。
红砂岩
红砂岩江西红砂岩英文名：Red Sandstone红砂岩在有些地方也称之为红石红，主要集中南部省区，比如江西赣南的兴国县华坪村就分布了大量的优质红砂岩。
在砂岩的基本特性南部省区广泛存在的泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩及页岩等沉积岩类的岩石，因含有丰富的氧化物呈红色、深红色或褐色，这类岩石统称为红砂岩。
红砂岩主要呈粒状碎屑结构和泥状胶结结构两种典型结构形式，因胶结物质和风化程度的差异，其强度的变化大。
多数红砂岩在挖掘或爆破出来后，受大气环境的作用可崩解破碎，甚至泥化，故其岩块的大小及颗粒级配将随干湿循环的时间过程而变化，其物理力学性质也将产生变化。
1、红砂岩分类红砂岩按强度和崩解特性划分为如下三种类型：（1）一类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈现渣状、泥状或粒状崩解；（2）二类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度小于15Mpa或稍大于15Mpa，在105℃温度下烘干后浸水24小时内，呈块状崩解；（3）三类红砂岩，岩块天然单轴抗压强度大于15Mpa，不崩解特性与普通砂岩无区别。
赣南的兴国县在很早的时候就开始开采红砂岩，主要应用于建筑方面。
而如今不但在建筑方面有一定的应用，在装饰中也起着举足轻重的作用。
它具有防潮的作用，也有吸收噪音的功能，不愧是当今新型装饰材料的首选。
红砂岩路基施工技术与质量控制••hxr•1楼【内容摘要】：由于近几年交通事业的迅猛发展，原有的国道及省道等构成的公路网已不能满足公路运输业的要求，各省区高速公路的大量修建已成为必然。
在我国南部省区存在大量红砂岩，由于其材料本身的特殊性，以往从未在高等级公路中应用过，只是少量用在低等级公路中作为路基填料，且出现了大量的质量问题。
大量红砂岩路堑挖方的去向问题同样摆在湖南是省高速公路建设者面前，如果作为弃方不用，每条高速公路都将产生近千万的弃方，增加几亿元的投资，弃方还将占用大量土地，带来水土保持等问题。
加筋红砂岩风化土强度和变形特性_喻泽红
第24卷第15期岩石力学与工程学报V ol.24 No.15 2005年8月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug.，2005 加筋红砂岩风化土强度和变形特性喻泽红1，魏红卫2，邹银生3(1. 长沙理工大学河海工程学院，湖南长沙 410076；2. 中南大学土建学院，湖南长沙 410007；3. 湖南大学土木工程学院，湖南长沙 410082)摘要：红砂岩风化土是湖南公路路堤工程中应用较多的填筑材料，采用直剪试验研究了不同压实度的红砂岩风化土的强度和变形特性，以及加筋对其工程性质的影响。
试验表明，随压实度增大，红砂岩风化土的峰值抗剪强度明显提高，但主要由粘聚力的增大引起，随剪切位移增大，粘聚力减小，抗剪强度大幅度降低，其应力–应变曲线呈现随应变软化型。
加筋提高了红砂岩风化土的峰值抗剪强度和残余强度，更重要的是明显减小了峰值后强度的降低幅度，且达到峰值抗剪强度的剪切位移增大，峰值区域增宽，土体延性提高，改善了红砂岩风化土的强度和变形特性；对于不同的加筋层数和不同的筋材模量，以及在不同的压实度和试验竖向压力下，加筋对红砂岩风化土的强度和变形特性的改变不同；根据试验结果，还对红砂岩风化土的工程性质以及加筋的抗剪作用机理进行了初步探讨，阐述了加筋材料在土的应力–应变关系中的主要功能和作用。
关键词：土力学；加筋红砂岩风化土；剪切试验；强度特性；变形特性；影响参数中图分类号：U 213.1 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)15–2770–10 CHARACTERISTICS OF SHEAR STRENGTH AND DEFORMATION OF REINFORCED RED SAND SILTY CLAY WITH GEOSYNTHETICSYU Ze-hong1，WEI Hong-wei2，ZOU Yin-sheng3(1. Changsha University of Science and Technology，Changsha410076，China；2. College of Civil Engineering，Central South University，Changsha410007，China；3. College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha410082，China)Abstract：Red sand silty clay is used widely in highway engineering in Hunan Province. The direct shear tests on red sand silty clay with various geosynthetics were carried out to investigate the strength and deformation performances，the influence of parameters such as reinforcement layers and modulus，soil compactness，as well as confining pressures of test. Results show that with increasing compactness，the shear strength of soil increases significantly，but this is mainly caused by cohesive forces，which will disappear gradually with shear displacement increasing，and usually the stress-strain curve of red sand silty clay has a strain-softening phase. Reinforcement improves the stress-strain behaviors of red sand silty clay that both the peak strength and residual strength are increased，but the most important is the amount of reduction of residual strength，and the peak shear strength arrives at a larger shear displacement；as a result，the soil becomes more ductile. Based on the test results，the mechanism of the shear strength of reinforced soil is proposed tentatively；and the role and function of reinforcement in the stress-strain behaviors are also illustrated.收稿日期：2004–08–24；修回日期：2005–01–24基金项目：湖南省科委指导项目(2001–5)作者简介：喻泽红(1966–)，女，博士，2005年于湖南大学结构工程专业获博士学位，现任副教授，主要从事结构与岩土工程方面的教学与研究工作。
红砂岩物理力学参数
红砂岩物理力学参数
红砂岩是一种常见的沉积岩石，其物理力学参数是勘探、开采、工程建设中不可或缺
的重要资料。
本文将介绍红砂岩的物理力学参数，包括密度、泊松比、弹性模量、抗张强
度和抗压强度等内容。
1. 密度
红砂岩的密度在2.2~2.8 g/cm³之间，一般为2.5~2.7 g/cm³。
密度是岩石的一项基本参数，对勘探和开采过程中的地震波速度测定、孔隙度计算、沉积环境分析等都有着至关
重要的作用。
2. 泊松比
泊松比是表示岩石在受压时的变形特性的参数，定义为侧向压缩应变与轴向应变之比。
红砂岩的泊松比大致在0.2~0.35之间，一般为0.25。
泊松比的大小会影响岩石的稳定性
和变形性能，对建筑工程、岩土工程设计和油气资源勘探、开发都具有重要影响。
3. 弹性模量
弹性模量是衡量岩石抵抗变形能力的参数，也是衡量岩石硬度的依据。
红砂岩的弹性
模量在5~20 GPa之间，一般为10~15 GPa。
此参数在地震勘探、岩石力学研究和地下水开采等方面具有重要作用。
4. 抗张强度
抗张强度是表示岩石抵抗拉伸破坏的重要指标。
红砂岩的抗张强度在2~8 MPa之间，
一般为4~6 MPa。
抗张强度对于评估岩石稳定性和抗震性能、油气资源勘探和开发等也具
有重要作用。
抗压强度是指岩石在承受压力下能承受的最大压力。
红砂岩的抗压强度在50~200 MPa 之间，一般为100~150 MPa。
抗压强度是评估地质工程稳定性、地震危险性等重要参数，
也是评估矿床地质条件和岩石工程性质的主要参考。
红砂岩的工程性质
红砂岩的⼯程性质（1）、红砂岩的⼯程地质特征由于红砂岩为沉积岩，岩层层间错动⽽形成的的层间剪切带和沿软弱夹层与相邻硬层的界⾯常出现泥化夹层(软弱夹层)。
红砂岩的⼯程地质特征为：①不均匀性，红砂岩体在分布上有明显的不均匀性。
②具有软硬相间、交互成层的多元层状结构。
③倾⾓较缓、褶皱舒缓，密度⼩⽽贯通长度⼤，边坡岩体破碎、透⽔性强。
（2）、红砂岩的⼯程性质1）风化崩解性红砂岩岩⽯成岩程度差．岩质较弱．抗风化能⼒差，崩解性强，边坡岩体的风化深度较⼤，特别是紫红⾊泥岩和粉砂岩互层，边坡风化更为强烈，深度可达10m以上。
红砂岩的风化是由温度与⽔的共同交互作⽤的结果。
其风化特征是由外营⼒(温度、⾬⽔⽜)的特征、作⽤⽅式、强度及岩体物质组成、受构造影响程度决定的。
冈此，其风化性能差异较⼤，砂岩的抗风化性能好，抗压强度⾼。
2）边坡岩体结构⽩垩系岩⽯形成后，都经历过喜马拉雅构造运动，⽔平岩层在弯曲和倾斜过程中，都发⽣过层间错动，层间软弱夹层在剪切⼒作⽤下，形成层间剪切，夹层原来的结构遭到破坏，裂隙明显增多，透⽔性增强，在长期⾬⽔和风化作⽤下，层问剪切带逐渐被泥化，使其强度⼤⼤降低。
红砂岩岩层层⾯倾⾓较平缓，岩间裂隙发育，通常还有两组或以上的构造节理，且节理⾯多已张开，路堑边坡岩体破碎，常有脱空现象，说明岩体还有不同程度的松动，降⾬可直接渗⼊边坡岩体。
在外⼒作⽤下崩落，其崩落量不⼤，常在坡⾯局部产⽣。
根系发达的植被可以⽣长，碎块状撒落最易发⽣在构造节理发育较密，温差较⾼处。
5）局部崩坍在砂岩含量较⼤，构造节理切割有利的坡⾯局部，可发育局部崩坍，崩坍体⽅量不⼤，约1—3⽅。
除节理之外，风化裂隙起了极显著作⽤，这与正常岩⽯边坡的崩坍有较明显的差别。
6）溜坍溜坍病害常发⽣在：①位于凹形汇⽔的缓⼭坡地段，汇⽔⾯积较⼤；②松散的砂粘⼟夹碎⽯堆积较厚，通常在2—5m以上；③⼭坡表层不平整、排⽔不畅、植被局部破坏。
当遇有长时间的⼤⾬或暴⾬时，就会暴发突然的溜坍灾害。
天然红砂岩物理力学参数
天然红砂岩物理力学参数
天然红砂岩是一种常见的建筑材料，具有良好的装饰性和结构性能。
在建筑结构设计和施工中，了解天然红砂岩的物理力学参数，能够有效地保证建筑结构的安全与稳定。
接下来，我们将分步骤来阐述天然红砂岩的物理力学参数。
步骤一：密度参数
天然红砂岩的密度参数是指质量密度和体积密度两个参数。
其中，质量密度是指单位质量体积的重量，它通常用千克/立方米表示。
而体积密度则是指单位体积物质所占的空间大小，通常用克/立方厘米来表示。
根据统计数据，天然红砂岩的质量密度约为2.2~2.7g/cm³，体积密度约为1.5~1.7g/cm³。
步骤二：力学参数
天然红砂岩的力学参数包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度和坚硬度等。
其中，弹性模量是指物体在受到外力作用后，产生形变的能力大小。
而抗拉强度则是指材料在拉伸力作用下破坏的最小值。
抗压强度则是指材料在承受压力作用下的破坏极限值。
最后，坚硬度是衡量天然红砂岩矿物硬度的指标，通常采用莫氏硬度刻度来度量。
步骤三：物化参数
天然红砂岩的物化参数包括热膨胀系数、热导率和导电率等。
其中，热膨胀系数是指材料受到温度变化时的长度或体积变化率。
热导率是指物质的热传导能力大小，而导电率则是指物质的电导率。
总结：
天然红砂岩是一种重要的建筑材料，拥有丰富的物理力学参数。
了解这些参数对于建筑工程的设计、施工和维护等方面都是非常重要的。
我们应该充分重视这些参数的作用，并加以应用。
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（3）
qu = 3.152 − 0.114AP − 2.919H K + 0.374Λ
（4）
式中，qu 为单轴抗压强度； AP 为颗粒所占面积比例；H K 为孔隙分布分维均；Λ 为欧
拉数。
-3-
微细结构量化参数与强度的回归计算结果表明，回归分析复相关系数达到 0.9426，且经
3.2.2 孔隙分布分维与单轴抗压强度间的关系 孔隙分布分维与红砂岩的单轴抗压强度呈负相关关系，孔隙分布分维越大，红砂岩内部
孔隙越发育、数量越多，平面离散化程度越高，土体颗粒在空间的分布范围和结构骨架的松 散度大幅提高，从而在加载受力条件下，进行较大幅度的结构调整，产生较大的变形，抗压 强度较低。从表 2 可以看出，随着红砂岩风化程度的减弱，红砂岩单轴抗压强度与孔隙分布 分维之间的相关系数逐步减小，说明当红砂岩风化程度减弱时，孔隙分布分维对单轴抗压强 度的影响相对减弱。
本文运用自主开发的微细结构光学测试系统，对荷载作用下红砂岩微细结构的演化进行 了全程观测，测定并提取了对应岩样的无侧限抗压强度和相应的微细结构量化参数。运用多 元线性回归分析法对微细结构量化参数和无侧限抗压强度进行关联性分析，筛选出对岩样无 侧限抗压强度有显著影响的微细结构要素，并对荷载作用下显著性微细结构要素的演化特性 进行了分析。
逐步回归公式表明，对红砂岩强度产 生显著影响的微细结构量化结构参数主 要有 3 个，下面将逐一对各微细结构量化 结构参数与抗压强度的关联特征做进一 步的分析探讨。
表 2 不同风化程度红砂岩相关系数
Table 2 Correlation coefficient of red sandstone 度
颗孔 粒隙
面积比例 （%）
颗孔 粒隙
定向度
颗孔 粒隙
分布分维
颗孔 粒隙
不均匀系数
颗孔 粒隙
欧拉 数
单轴抗压 强度
（MPa）
Q3 全 0.81 0.88 77.2 22.8 0.70 0.72 2.44 1.82 2.67 2.97 0.32
0.45
Q7 全 0.88 0.68 78.1 21.9 0.78 0.68 2.31 1.78 2.75 2.68 0.38
1. 引 言
岩土材料在工程环境下所表现出众多而复杂的工程特性和现象，都与其内部微细结构的 形态和变化有关。因而，揭示岩土体工程特性与其微细结构形态及变化之间的内在规律性， 建立具有微细结构变化特征背景的关系式，不仅对岩土力学理论进一步深入研究具有十分重 要的科学意义，而且对分析和评价岩土的工程特性及其对工程建设的适应性也有着明显的现 实性。岩土材料微细结构的研究与试验水平密切相关，随着扫描电镜（SEM）、电子探针、 透射电镜等新兴技术的不断引入和计算机图像处理技术的提高，对岩土材料微细结构研究已 由单纯地定性描述发展到了定量描述和分析。目前，这方面的研究主要集中在结构特征的量 化和岩土材料微细结构变化与工程性质的定量分析上，吴义祥等[1]应用计算机图像分析技术 从信息熵角度对工程粘性土结构排列状态进行了定量研究，刘松玉[2][3]推出了粒度分维分析 方法等，提出了大量的微细结构量化参数。由于岩土材料的物理力学性质是微细结构状态的 总体反映，是诸多结构因素共同作用的结果，不同的结构因素对岩土材料的物理力学性质的 影响差别很大，并且表征结构状态的结构量化参数对工程特性的影响不是完全独立的，而是 存在着一定的交叉[4]。所以为了能够准确地反映岩土材料物理力学性质与微细结构状态之间 的关系，必须筛选出影响显著的微细结构量化参数。同时，岩土材料在受力压缩时，其工程 性质亦将发生相应的变化，这种变化是通过其结构状态的调整来实现的。因此，要想揭示物 理力学行为的本质规律，必须掌握岩土材料在受力过程中微细结构相应的变化情况。
1本课题得到国家自然科学基金项目（No. 50279008）的资助。
-1-
2. 试验介绍
本次试验选用采自南京某水利枢纽工程地基中的风化红砂岩，岩样分别制成圆柱体形 φ70mm×100mm 和半圆柱形 φ50mm×100mm 两种，以便进行单轴压缩试验和单轴压缩状态 下的微细结构试验。单轴压缩试验在 RMT-150B 多功能全自动刚性岩石伺服试验机上完成， 测得了各岩样的无侧限抗压强度，部分结果见表 1。与之对应的微细结构试验是利用河海大 学自行研制的岩土微细结构光学测试系统完成的。利用岩土微细结构光学测试系统的加载设 备对岩样施加轴向荷载，以轴向应变控制 CCD 摄像仪采集经长距离显微镜放大的试样微细 结构照片的频率，本次试验每 0.5%的应变量采集微细结构图片一次，并将得到的微细结构 照片传入计算机中，利用图像采集卡将传入计算机中的视频信号转化为数字图像，同时利用 传感器测读试样承受的荷载及轴向位移信息，并传输到计算机中[5]。由于篇幅所限，仅列 出干燥条件下中风化岩样某一观测点的微细结构图片，如图 1 所示。然后，利用自行编制的 岩土微细结构分析程序 GeoImage 对每幅微细结构图像进行处理分析，获得岩样微细结构的 孔隙及颗粒数目、面积、周长、定向度、分布分维等量化信息。将各组岩样不同受载状态下 各个观测点的微细结构量化参数取平均值，这里仅给出初始状态下部分岩样的微细结构量化 参数，如表 1 所示。
3.2.3 欧拉数与单轴抗压强度间的关系
欧拉数与红砂岩的单轴抗压强度呈正相关，欧拉数越小，红砂岩内部孔洞及微裂缝越发 育，颗粒之间的接触带越不发育，孔洞及微裂缝贯通程度高，导致颗粒所构成的骨架松散程 度较大，即具有非稳定特点，在外界压力的作用下容易变形破坏。从表 2 可以看出，随着红 砂岩风化程度的减弱，红砂岩单轴抗压强度与欧拉数之间的相关系数逐步增大，说明当红砂 岩风化程度减弱时，欧拉数对红砂岩单轴抗压强度的影响相对增强。
回归公式计算的数值与实际值误差率不超过 5%，则说明该公式回归效果较好，计算精度较
高。公式中只出现颗粒面积比例、孔隙分布分维和欧拉数三个微细结构量化参数，说明其它
量化参数对红砂岩的单轴抗压强度影响并不大。上述三个微细结构量化参数与红砂岩单轴抗
压强度的相关系数如表 2 所示。
3.2 强度与微细结构量化参数的关 联性分析
0.56
S4 强 0.81 0.89 82.1 17.9 0.75 0.65 2.08 1.65 2.23 2.30 0.40
3.38
S5 强 0.85 0.72 83.4 16.6 0.78 0.65 2.04 1.64 2.71 2.65 0.44
3.56
Z1 中 0.70 0.88 86.1 13.9 0.74 0.58 1.88 1.54 2.61 2.53 0.46
应变 0%
应变 2%
应变 4%
应变 6%
应变 8%
图 1 干燥条件下不同应变率中风化红砂岩的微细结构图片（放大 200 倍）[6] Fig.1 The microscopic pictures of red sandstone with intermediate weathering and dry state (by zooming 200
times)
表 1 岩样初始状态的微细结构量化参数均值与单轴抗压强度统计表
Table1 Statistical table of quantized micro-structural parameters under initial state and uniaxial compressive
strength
3.1 强度与微细结构量化参数的回归分析
多元线性回归分析法是一种很好的统计数学方法,利用多元逐步回归分析可以把对因变 量有显著影响的自变量逐个引入回归方程，剔除由于其它变量加入而削弱对因变量的作用程 度的自变量，以保证回归式中只含有显著变量。
考虑到红砂岩微细结构量化参数对其物理力学特性的影响或大或小，各不相同。且各参 数的作用并非完全独立，其间存在着一定的交叉影响，为充分体现微细结构量化参数对红砂 岩物理力学特性的影响，运用逐步回归分析的方法，得到了能够反映不同风化程度红砂岩各 微细结构量化参数与单轴抗压强度之间关系的回归方程，见（1）-（4）式。
7.43
-2-
3. 强度与微结构量化参数关联性分析
红砂岩的内部结构是由颗粒和孔隙（或裂隙）构成的，而颗粒主要是由单粒 (原生矿物 的碎屑 )和集粒 (细小矿物颗粒、个别有较大的原生矿物碎屑被一些胶结物胶结而成的矿物 集合体 )组成。为了研究红砂岩强度与初始微细结构之间的关系，本文主要通过颗粒（孔隙） 大小特征参数－等效直径和相对面积，颗粒（孔隙）形状特征参数－圆度，颗粒（孔隙）分 布特征参数－分布分维，颗粒（孔隙）定向排列特征参数－定向度，颗粒之间联接特征参数 －欧拉数等来定量描述红砂岩的微细结构[7]。考虑到红砂岩的物理力学性质是其微细结构 状态的总体反映，是诸多结构要素共同作用的结果，各结构作用大小存在差异且有一定程度 的交叉，本节运用多元回归分析法对砂岩单轴抗压强度和各微细结构量化参数进行了相关性 分析，筛选出了对红砂岩强度有显著影响的微细结构要素。
various rate of decay
颗粒 面积 比例
孔隙分 布分维
欧拉数
风化程 度
相 关 0.146 -5.570 0.188 全风化
系数 0.138 -3.640 0.194 强风化
0.122 -3.078 0.254 中风化
3.2.1 颗粒面积比例与单轴抗压强度间的 关系
颗粒面积比例与红砂岩的单轴抗压强度呈正相关关系，颗粒面积比例越大，红砂岩内部 微孔洞及微裂缝越少，即内部初始损伤少，红砂岩的密度和单轴抗压弹性模量增大。这是因 为红砂岩从表 2 可以看出，随着红砂岩风化程度的减弱，红砂岩单轴抗压强度与颗粒面积比 例的相关系数呈下降趋势，说明当红砂岩风化程度减弱时，颗粒面积比例对单轴抗压强度的 影响相对减弱。这主要因为随着风化程度的减弱，红砂岩内部的孔洞、微裂缝等缺陷分布趋 于均匀，颗粒之间具有较为稳固的联结，颗粒面积比例变化幅度趋于减小，导致红砂岩的单 轴抗压强度对内部颗粒面积比例的依赖性减弱。