砂岩组构与岩石力学性质关系的研究
一种深部细砂岩的力学特性试验研究
变 曲线 的有效 范 围。采 用扫描 电镜 对 回收试 件 的断 裂 表 面进 行微 观 观 测 ， 研 究加栽 速 率 及饱
和度 对岩 石破 坏模 式 的影 响。
关 键 词 ： 深部 细砂 岩 ； 数 字散 斑相 式 中图分 类号 ： ０ ３ ４ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ７ ８ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ ５ ５ ６ － ０ ６
ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ． ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ． Ｂｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ＤＩ Ｃ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｍｅ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ．Ｉ ｔ ｗａ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ
致密储层岩石的微观结构和力学性质试验分析
83. 4 94. 9 83. 8
9 175. 3 10 534. 5 9 642. 2
泊松比
0. 342 0. 350 0. 336
2 试验结果分析
2. 1 应力与应变的关系 由试验曲线（ 见图 5） 可以看出，川中地区沙溪
庙组砂岩的应力 － 应变曲线形态属于塑 － 弹性变 形； 苏里格砂岩的应力 － 应变曲线形态可分为 3 种 类型： 塑 － 弹性变形，弹性变形和弹 － 塑性变形，其 中又以第一种变形为主。应力 － 应变曲线开始时显 示微向上凹的特征，这主要是岩石内微裂隙和孔隙
苏里格气田储层致密砂岩进行了模拟地层条件的岩石力学性质测试，获得了致密砂岩在储层条件下的弹性模量、泊松比和抗
压强度等岩石力学参数。采用岩石显微组构分析和岩石力学试验相结合的方法，探讨影响岩石力学性质的因素，为该类型储
层条件下岩石力学性质的研究提供了一些基本参数。
关键词：致密砂岩 岩石力学 影响因素 试验研究 参数
编号
R9 － 2 R9 － 3
R2
层位
沙溪庙 沙溪庙 沙溪庙
表 1 沙溪庙岩石三轴试验结果表
长度 / cm
井深均值 / m
围压 / MPa
孔隙压力 / 抗压强度 / 弹性模量 /
பைடு நூலகம்
MPa
MPa
MPa
4. 55 4. 02 4. 94
2 464. 47 2 475. 23
56. 68 56. 93
24. 64 24. 75
通过铸体薄片鉴定、扫描电镜观察（ 见图 1 ～ 4） 分析表明，研究区储集空间类型均以以残余粒间孔、
收稿日期：2011 － 04 － 02； 改回日期：2011 － 06 － 16 作者简介：杨海博（ 1984—） ，硕士研究生，主要从事储层保护与油 气田开发试 验 研 究 方 面 的 工 作。电 话： 15805466591，E － mail： lanhai． 2007@ 163． com。
风化砂岩石窟表面热响应及力学性能变化：对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示
风化砂岩石窟表面热响应及力学性能变化：对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示第一篇范文风化砂岩石窟表面热响应及力学性能变化：对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示砂岩石窟，作为我国重要的文化遗产，承载着悠久的历史和丰富的文化信息。
然而，受自然环境和人为因素的影响，砂岩石窟的风化(劣化)问题日益严重，威胁着其保存和传承。
本文以风化砂岩石窟为研究对象，探讨石窟表面热响应及力学性能变化，为砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价提供启示。
1. 风化砂岩石窟的现状砂岩石窟所处的环境复杂多样，既有温度、湿度、降水等气候因素的影响，也有人类活动带来的污染、震动等影响。
这些因素使得石窟表面发生了一系列的风化(劣化)现象，如剥落、裂隙、腐蚀等，导致石窟表面形态和结构发生变化，影响了石窟的美观和稳定性。
2. 表面热响应及力学性能变化为了深入了解风化砂岩石窟的表面热响应及力学性能变化，我们进行了现场调查和实验室测试。
现场调查主要包括对石窟表面的观察和描述，拍摄照片和视频资料，以及收集相关气象数据。
实验室测试则主要包括对石窟岩石样品的力学性能测试，如抗压强度、抗拉强度、弹性模量等，以及对样品的微观结构分析，如扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等。
研究发现，石窟表面热响应及力学性能变化具有以下特点：1) 温度影响：石窟表面温度随季节和气候条件变化明显，温度的波动会导致石窟内部应力的变化，进而影响其力学性能。
2) 湿度影响：湿度是导致石窟风化的重要因素之一，湿度的变化会影响石窟表面的吸湿膨胀和脱湿收缩，导致表面裂隙的产生和扩大。
3) 降水影响：降水对石窟表面的冲刷和侵蚀作用明显，长期的降水作用会导致石窟表面的物质流失和形态变化。
4) 化学腐蚀：大气中的污染物和酸雨等对石窟表面的化学腐蚀作用不可忽视，化学腐蚀会导致石窟表面的物质组成和结构发生变化。
3. 对砂岩石窟本体表层风化(劣化)评价的启示1) 重视石窟表面温度的监测和分析，掌握温度变化对石窟内部应力和力学性能的影响，为石窟保护提供科学依据。
冻结裂隙砂岩的力学特性研究
修改稿返回日期：2020-01-06 基金项目：国家自然科学基金（51704142）. 作者简介：岳 鹏（1976-），男，高级工程师，主要从事隧道工程领域的研究工作，E-mail：2528001147@.
第 58 卷第 3 期 (总第 398 期) , 2021 年 6 月出版 163
-15
23.26 27.43 31.48 41.65
表 4 冻结 30°倾角裂隙砂岩强度
Table 4 Strength of frozen fractured sandstone with 30°
dip angle
温度
极限强度/MPa
（/ ℃）
0
2
4
8
-5
12.58 16.12 20.23 24.83
frozen sandstone with 30° dip angle
温度（/ ℃） 拟合方程 内摩擦角（/ °） 粘聚力/MPa
-5 y= 1.36x+12.15
8.77
5.22
-10 y = 1.43x+15.01
10.19
6.28
-15 y= 1.29x+17.06
7.47
7.48
表 10 45°倾角裂隙冻结砂岩内摩擦角和粘聚力
Vol.58, No.3 (Total No.398), Jun.2021
现代隧道技术
MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY
冻结裂隙砂岩的力学特性研究
图 1 加工试样 Fig.1 Processing samples
表 1 冻结无裂隙砂岩强度
Table 1 Strength of frozen fracture-free sandstone
砂岩力学特性与本构方程
０２ mm. 试 验 测 试 采 用 位 移 控 制 方 式, 加 载
速度 为 ０
１ mm/mi
n, 围 压 分 别 为 ０ MPa、
２０ MPa、４０ MPa、６０ MPa,试件加工和测试符合
国际岩石力学学 会 (
I
SRM) 的 标 准. 试 验 前 后 用
CT 机对试件进行 横 断 面、纵 断 面 扫 描, 分 析 三 轴
征进行了试验研究,得 到 岩 石 应 力 应 变 全 过 程 曲 线.研 究 表 明,岩 石 变 形 规 律 分 为 初 始 压
密、弹性变形、应变硬化、 应 变 软 化 ４ 个 阶 段; 随 围 压 的 增 高, 岩 石 的 强 度 和 残 余 强 度 增
大,峰值应力点对应的轴向应变、横向应变增大,弹性变形阶段增长,岩石呈脆性 塑性 延
等材料在高温、高围压条件下的力学性质及渗流特
邓肯 张 (
Dunc
an
ＧChang)模型是典型的非线
性弹 性 模 型, 是 邓 肯 (
Dunc
an) 等 人 基 于 增 量 广
力差与轴 向 应 变 为 双 曲 线, 建 立 了 Et μt 模 型 和
[
]
Et Bt 模 型 ５－６ . 该 模 型 概 念 清 晰, 理 论 推 演 严
性转变;三轴压缩试验试件破坏形式为剪切破坏,且破裂面与水平方向的夹角随围压的增高
而减小.根据岩石的变形规律,对邓肯 张 (
Dunc
an
ＧChang) 本构方程进行了改进,改 进 的
本构方程能更好地描述岩石的变形特性.
关键词 砂岩 应力应变 邓肯 张模型 岩石断裂
中图分类号 TD３１５ 文献标识码 A
随围压的增高,岩石三轴抗压强度和残余强度
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》
《超临界CO2作用下砂岩力学特性与渗透性试验研究》篇一一、引言随着全球气候变化和能源需求的增长，碳捕获与存储（CCS）技术日益受到关注。
在CCS技术中，超临界CO2因其独特的物理化学性质，被广泛用于地下储层的注入。
然而，超临界CO2的注入对储层岩石的力学特性和渗透性有着重要影响，特别是对于砂岩储层。
因此，对超临界CO2作用下砂岩的力学特性和渗透性进行试验研究，对于评估CCS技术的安全性和有效性具有重要意义。
二、试验材料与方法1. 试验材料本试验采用不同种类的砂岩样品作为研究对象。
这些样品在化学成分、矿物组成和结构上具有差异，以模拟不同地质条件下的砂岩。
2. 试验方法（1）力学特性试验：采用岩石力学试验机对砂岩样品进行单轴压缩试验和多轴压缩试验，以测定其力学特性参数，如弹性模量、泊松比、抗压强度等。
（2）渗透性试验：通过改变超临界CO2的注入压力和流量，测定砂岩样品的渗透系数和渗透率变化。
三、超临界CO2对砂岩力学特性的影响1. 弹性模量和泊松比的变化试验结果表明，随着超临界CO2的注入，砂岩的弹性模量和泊松比均发生明显变化。
这主要是由于CO2的化学和物理作用导致岩石内部结构发生改变。
2. 抗压强度的变化超临界CO2的注入使得砂岩的抗压强度降低。
这可能是由于CO2渗透到岩石内部，导致岩石内部结构弱化，从而降低其抗压强度。
四、超临界CO2对砂岩渗透性的影响1. 渗透系数的变化随着超临界CO2的注入，砂岩的渗透系数发生显著变化。
在一定的注入压力和流量下，渗透系数呈现先增大后减小的趋势。
这可能是由于CO2在岩石内部形成孔隙和裂缝，提高了岩石的渗透性；但随着CO2的进一步注入，这些孔隙和裂缝可能被堵塞或闭合，导致渗透系数降低。
2. 渗透率的变异性不同种类的砂岩在超临界CO2作用下的渗透率变化存在显著差异。
这主要是由于岩石的化学成分、矿物组成和结构的不同导致的。
因此，在CCS技术的实际应用中，需要充分考虑不同地质条件下砂岩的渗透率变化。
砂岩储层物性研究对油田开发的指导意义
砂岩储层物性研究对油田开发的指导意义引言砂岩储层是目前石油勘探开发中最主要的储层类型之一，对于石油勘探和开发具有重要意义。
合理、全面地研究砂岩储层的物性特征，能够为油田开发提供科学的指导。
一、砂岩储层物性的研究方法1. 岩石力学测试方法岩石力学测试通过测量砂岩储层的力学特性，如抗压强度、弹性模量等，揭示了储层的变形和破坏特性。
这对于选择合适的井场开采参数、评估砂岩储层的稳定性具有重要意义。
2. 岩石物性测试方法岩石物性测试主要包括密度、孔隙度、渗透率等的测定。
这些物性参数对于储量评估、渗透性分析等有着重要的作用。
近年来，随着成像技术的发展，电子探针显微镜和扫描电镜等工具也被广泛应用于岩石物性研究中。
二、砂岩储层物性研究的意义1. 增加油田开发成功率砂岩储层物性研究能够帮助确定油层储量、开采效果等重要参数，从而提高油田开发成功率。
通过合理选择井位、解释地震资料以及分析储层物性特征，可以准确预测储层分布，提高勘探开发的效率和效益。
2. 提高油藏描述精度砂岩储层物性研究对于油藏描述的精度很高。
通过对储层的岩石力学、物性等特征的分析，可以更加准确地刻画储层的属性。
这对于评估储层的流体性质、预测储层的物性分布等都具有重要意义。
3. 指导工程设计砂岩储层物性研究还能够为油田开发的工程设计提供指导。
通过研究储层物性特征，可以确定合适的采油方法、优化生产参数等，从而提高开发的效率和经济效益。
4. 引导油田管理和调整砂岩储层物性研究对于油田的管理和调整具有指导作用。
通过定期监测储层的物性参数变化，可以判断油田开采状态以及油水井的动态情况。
这为合理调整生产方案、优化开采工艺提供了科学依据。
结论砂岩储层物性研究在油田勘探开发中具有重要的指导意义。
通过研究储层的力学特性、岩石物性等参数，可以提高油田开发成功率，提高油藏描述精度，指导工程设计，引导油田管理和调整。
因此，在油田勘探开发过程中，充分重视砂岩储层物性研究是十分必要的。
敦煌石窟砂岩吸水特性及力学效应试验研究_郝耐
模量随着吸水时间的增加均减小，且可分别采用不同的负指数函数来拟合。试验技术和方法为评价石窟围岩风化程度和揭
示壁画病害机理提供了可行的手段和途径。
关键词 敦煌石窟砂岩 围岩风化 吸水实验 强度软化 时间效应
中图法分类号 TD315；
文献标志码 B
岩体的水化作用是影响其力学性能的关键因 素，并且随着时间的增加，该作用愈加明显。对于重 要性较高的建筑或文物古迹的岩体水化性能研究， 是对其进行保护的基础。敦煌石窟是我国著名的历 史文化遗产，具有显著的科学、艺术、历史、社会及文 化价值，保护敦煌石窟壁画具有重要意义。由于石 窟开凿岩体为钙泥质或泥质弱胶结的砂砾岩体上， 受 到 自 然 及 人 为 因 素 的 影 响，Maekawa、Kenderdine 等研究认为石窟壁画存在各种病害。壁画病害主要 有起甲、酥 碱、空 鼓、壁 画 大 面 积 脱 落、霉 变 等［1，2］。 Wang［3，4］、Wainwright［5］研究认为大多数病害与水盐 运移有关。国内研究者对敦煌石窟的水化作用开展 了许多研 究，王 旭 东 等［6］ 研 究 表 明，水 分 是 导 致 敦 煌石窟围 岩 风 化 的 重 要 因 素。 张 明 泉 等［7］ 研 究 得 出，水分是 敦 煌 石 窟 壁 画 产 生 病 害 的 最 关 键 因 素。 因此，水岩相互作用研究对于揭示石窟围岩风化机
基于本课题组上述已有研究成果本文研制了岩石水理作用智能测试系统利用该测试系统进行敦煌石窟砂岩试样吸水试验结合单轴压缩试验研究砂岩干燥状态及不同吸水状态下的强度变化规律以粗略评价敦煌莫高窟围岩风化程度为揭示壁画病害机理及评估保护技术方案提供一定的参考和依据
第 17 卷 第 12 期 2017 年 4 月 1671—1815（ 2017） 012-0021-06
不同围压条件下榆横矿区砂岩力学特性和本构关系
不同围压条件下榆横矿区砂岩力学特性和本构关系
汪泓;杨天鸿;于庆磊;赵永川;王培涛
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】2015(0)S2
【摘要】对取自榆横矿区小纪汗煤矿煤层顶板砂岩开展细观结构研究,表明该砂岩石为弱胶结砂岩。
采用TAW-2000岩石压力机对弱胶结砂岩进行了不同围压下三轴压缩实验,结果表明该类砂岩在初始受压阶段表现出明显压密现象,且随围压增大压密段长度减小,当进入塑性阶段,随着围压增大,其由弹性向塑性转变的趋势更加明显。
利用双应变胡克模型(Two-parts Hook’s Model,TPHM)和统计损伤模型分别对屈服点前和屈服点后的受压变化情况进行了描述与分析,发现模型曲线与实验曲线吻合较好。
表明TPHM模型能够准确表达岩石损伤前的非线性弹性变形及弹性变形过程;统计损伤模型则对岩石的损伤后变形进行较好表征。
【总页数】8页(P320-327)
【关键词】弱胶结砂岩;三轴压缩;压密阶段;本构关系
【作者】汪泓;杨天鸿;于庆磊;赵永川;王培涛
【作者单位】贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室;东北大学资源与土木工程学院;贵州大学矿业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD315
【相关文献】
1.关于榆神矿区与榆横矿区煤层编号的探讨 [J], 周翔武;倪瑞
2.射孔围压对储层出砂砂岩力学特性的影响 [J], 刘先珊;张林;李栋梁;秦鹏伟
3.风化砂岩的力学特性及本构关系研究 [J], 张卫中;陈从新;余明远
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粒度对红砂岩力学性质影响规律与机制试验研究
粒度对红砂岩力学性质影响规律与机制试验研究陈绍杰;郭宇航;黄万朋;尹大伟【摘要】为研究颗粒粒度对岩石力学特性的影响规律,对不同粒度红砂岩进行了单轴压缩与巴西劈裂拉伸试验.研究表明:红砂岩试验试件密度、单轴抗压强度、弹性模量和单轴抗拉强度最大离散系数分别为0.74％、6.65％、1.12％、9.64％,试验所用红砂岩试件均质性良好;当砂岩颗粒粒度较大时,砂岩单轴抗拉强度、单轴抗压强度、弹性模量等都呈现偏低特征,细粒红砂岩单轴抗压强度、弹性模量、单轴抗拉强度分别是粗粒红砂岩1.28倍、1.19倍、1.62倍.颗粒作为砂岩最基本构成单位,其大小差异导致砂岩内部空间结构的改变,造成其矿物成分、微细观组构特征呈现差异性,进而影响其宏观物理性质,最终决定不同粒度红砂岩石具有相异力学特性.【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P8-14)【关键词】粒度;红砂岩;力学特性;影响规律;影响机制;试验【作者】陈绍杰;郭宇航;黄万朋;尹大伟【作者单位】山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】UT458Abstract: In order to study the influence regularity and mechanism of particle size on the mechanical properties of rock, uniaxial compression tests and Brazil splitting tests were carried out on red sandstone with different particle sizes. The results show that the red sandstone specimens have good homogeneity, with the maximum dispersion coefficient of the density, uniaxial compressive strength; elastic modulus and uniaxial tensile strength being 0.75%, 6.66%, 0.78% and 9.64% respectively. The uniaxial compressive strength, elastic modulus and uniaxial tensile strength decrease with the increase of particle size. The uniaxial compressive strength, elastic modulus and uniaxial tensile strength of fine-grained red sandstone are 1.28 times, 1.19 times, and 1.62 times of that of coarse grained red sandstone respectively. As the most basic unit of sandstone, particles have different sizes which give rise to the variety of sandstone internal spatial structure and the differences of mineral composition and micro structure characteristics, further affecting the macroscopic physical and mechanical properties and ultimately determining the different mechanical properties of red sandstone with different particle sizes.Key words: particle size; red sandstone; mechanical properties; influence regularity; influence mechanism; experiment岩石是一种由矿物颗粒胶结而成的各向异性集合体[1]，矿物颗粒性质会影响岩石内部微细观组份结构，从而造成岩石力学性质的差异。
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２００２年３月 第１９卷第１期 绵阳经济技术高等专科学校学报
Ｊｏｕｒｎａｌ。ｆＭ］ａｎｙａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｃｏｎｏｍｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒ．２００２
Ｖ０１．１９Ｎｏ１
砂岩组构与岩石力学性质关系的研究 侯兰杰 （西南科技大学城建学院四川绵阳６２１００２）
【摘要】以砂岩为研究对象，利用岩石显微组构分析和岩石力学实验相结合的方法，取得相应的矿物成 分和含量、岩石的结构要素参教、岩石的各种力学性质参数，探讨它们之间的相关性及数学表征，为岩 石的力学性质及其稳定性研究提供参考。 关键词力学性质组构砂岩 中圈分类号：Ｐ３１３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—７２８６（２００２）０１—０００１—０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｈｅ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｏｆ Ｓａｎｄｓｔｏｎｅ／Ｉ－Ｉｏｕ Ｌａｎｊｉｅ （Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｃｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ，６２１００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ａｓ ａ ｓｔｕｄｙ ｔａｒｇｅｔ，ｂｙ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｍｉｃｒ￣ｃｏｐｉｃ ｏｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ ｏｆ ｓｔｏｎｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ。ｔｈｅ ｅｃｅｆｆｉｄｅｎｔ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ａｎｄ ｐｅｒ． ｃｅｎｔ ｍｉｎｅｒａｌ ｉｓ ｗｏｒｋｅｄ ｏｕｔ ∞，ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅｉｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ａｎｄ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｆｏｒｅｔｙｐｅ，ｉｔ’１１ ｐｒｅｆｅｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｎｄｓｌｏｎｅ；ｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄｔｅｘｔｕｒｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃｓ．
目前，人们对工程地质中的岩体稳定性和地基稳定性的评价，大多采用岩石力学的测试数据作为工程设 计的依据。它存在测定费用高、代表性差和规律难以掌握等弱点，而且人们对于它们的研究只是单独从力学 性质出发，很少结合岩石组构方面的研究，同时它还是一种静态测试结果。当地基承载后，在较大压力下结 构相的动态变化和工程稳定性的变化均无法预测，可能导致难以预料的问题和不良后果，必须引起极大的关 注。为此，作者提出一种新的研究思路，即利用岩石显微组构分析研究的方法和岩石力学试验测试的方法， 取得相应的矿物成分的种类和含量、岩石的结构要素参数、岩石各种力学性质的参数，研究它们之间的关系 和数学表征，为岩石的力学性质及稳定性研究提供参考。
１试样的采集及制备 １．１试样的采集 本次采样的目的是为研究砂石的物理力学性质及岩石组构分析提供试验样品。样品取自四川省江油市 侏罗纪砂岩，其中３种为岩屑砂岩，另一种为石英砂岩。为避免岩石的裂隙、节理、层理对岩石力学性质的影 响，特选取新鲜、无蚀变及风化不强的砂岩作为试验样品。 １．２试样的制备 １．２．１岩石力学试验样的制备考虑到在工程地质实践中，岩石受拉力情况较少，本次研究拟定制备岩石 单轴抗压强度与抗剪强度两种试样。单轴抗压强度试样每组３块，４组共１２块，尺寸：５０ ｍｍｘ ５０ ｒｎｒｎ×１００ ｍｍ，抗剪强度试样每组５块，４组共２Ｏ块，尺寸：５０ ｒｎｒｎ×５０ｍｍＸ ５０ ｒｎｒｎ。 试样制备依据中华人民共和国国家标准《工程岩土试验实验方法标准》（ＧＢ／ｒ５０２６６－－９９）要求进行，其 精度要求试件两端面不平整度误差不大于０．０５ ｍｍ；沿试件高度、直径的误差不得大于０．３ ｍｍ；端面应垂
２００１一Ｉ】 收稿
维普资讯 http://www.cqvip.com ２ 绵阳经济技术高等专科学校学报 第１９卷 直于试件轴线，其最大偏差不超过０．２５ 。 １．２ ２岩石组构薄片的制备制备岩石薄片的目的是为了在偏光显微镜下研究岩石的组构特征。本次研 究每组制备８片，共３２片，薄片的标准厚度为０．０３ ｍｍ。每组薄片均按平行施力方向磨制。
２岩石力学试验 表１单轴抗压强度的试验结果
５．０１ ５ ｏ０ ４．９９５ ２５ ０２ ５．０３ ５．０１５ ５．０３５ ２５．２０ Ａ ５．Ｏ３ ５．０２５ ５ ０３５ ２５．３２ Ａ１ ５ ０４５ ５．０１５ ５．０３５ ２５ ４０ Ａ８ ５ ０３ ５．０ ５．０２５ ２５ ２８ ５ ０３ ５．０１ ５．０４ ２５ ３５ Ｂ５ ５．０２５ ５．０３ ５．０４５ ２５ ４ｏ Ｂ Ｂ６ ５ ０４ ５．０４５ ５．０４５ ２５．４３ ５ ０６５ ５．０ ５．０４ ２５ ５３ Ｂ日 ５．０４５ ５．０２ ５．０３５ ２５ ４ｏ ｃ｜ ５．０１５ ５．０３５ ５．０２ ２５．１８ Ｃ５ ５．０２５ ５．０３５ ５．０ ２５． Ｃ ５ ０１ ５．０４ ５．０４５ ２５．２８ Ｇ ５ ０１ ５ ００５ ５．０４ ２５．２５ ｃＢ ５ ０１５ ４．９６ ５．０７ ２５．４３ Ｄ｜ ５ ０２５ ５．０１５ ５．０３ ２５．２８ ５．０３ ５ ０２５ ５．０２ ２５．２５ Ｄ ５．０３５ ５ ０２ ５．。３ ２５．３３ ５．０１５ ５．０１５ ５ ０４５ ２５．３０ ５ ０２５ ５．ｏ０５ ５ ０３ ２５．２８ ５５ １５４ ７ ３５ ７８ ５０．４２ ６５ １６８ ２８ ５５ ４９．４８ ６０ ８９ １７．７６ ３０ ３３ ３３．３６ ２４ ７４ 试件受力过快．缺数据 ２４５ ６８ ９６
１５２ ３４ ７０ ９６．５ １６ ２７ ９４．５ １８．７８ １６５ ４３ ６０ ２０３ ５６ ８７
１６２ ３７．２３ ５５．５ ９．４１ ９８．５ １９．６９ ２０１．４ ５ｌ＿６５ ２３２ ６４．９２ ２０７ ４７．３９ ５７ ９．６７ ９４．５ １８．８５ ２２０ ５６．３１ ２８２．５ ７９．３８ ２４ ０７ １６．６２
１６．５４ 本试验主要测定砂岩体单轴抗压强度和利用变角板试验方法测定岩石的抗剪强度。试验采用６０ ｔ油 压岩石试验机，以０．５－－０ ８ ＭＰａ／ｓ加荷速度加荷直到试样破碎。实验操作依据中华人民共和国国家标准
５ 如 ∞ 帅∞们 ｎ 晰 鹋鹕 北扣 鸵 印如＝窜 ＝。维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 侯兰杰砂岩组构与岩石力学性质关系的研究 ３ 《工程岩土试验实验方法标准（ＧＢ／ＴＳＯ２６６－－９９）要求进行，试样系干燥状态。４种砂岩的单轴抗压强度和 抗剪强度的结果分别见表１和表２。
３岩石薄片显微组构分析 影响岩石力学性质的因素是多方面的，但最主要的是岩石本身的因素，即岩石的组构特征．因此本次研 究利用偏光显徽镜对砂岩的矿物成分、颗粒大小及胶结方式等方面进行了详细研究。 ３．１矿物成分特征 ３．１．１岩屑杂砂岩（Ａ组样）：灰色，中～细粒砂状结构，孔隙式胶结类型，块状构造．主要矿物成分有石英、 硅质岩屑及碳酸岩岩屑，形状多呈粒状，另含少量的长石和云母，胶结物主要是钙质．并有少量粘土杂基。 ３．１．２钙质岩屑杂砂岩（Ｂ组样）：浅黄色，中～细粒砂状结构，孔隙式胶结类型，块状构造，局部具有纹层 理，主要矿物成分有石英、硅质岩屑及碳酸岩岩屑，形状多呈粒状及不规则状，另含少量的长石和云母．胶 结物主要是钙质，并有少量粘土杂基。 ３．１．３岩屑杂砂岩（ｃ组样）：浅灰色，中～粗粒砂状结构．孔隙式胶结类型，块状构造，主要矿物成分有硅 质岩屑、碳酸岩岩属、砂质岩屑、长石和石英，胶结物主要是钙质，并有少量粘土杂基。 ３．１．４石英砂岩（Ｄ组样）：灰白色．中～细粒砂状结构．接触式胶结类型，块状构造，弱风化，主要矿物成分 有石英及少量长石和硅质岩屑，胶结物为硅质．并有少量粘土杂基。 表３试样矿物成分统计表
３．２矿物及岩璃粒度特征 利用偏光显微镜，采用线统计法，测量各组试样中矿物颗粒大小，根据颗粒粒度统计的要求，每组试样应 统计的颗粒数要求在２００～３。０颗．然后做出频率直方图一频率曲线图及累计频率曲线图（图１～图８），从而 直观显示各组粒级分布特征和平均粒度的太小。 裹４试楫颗 盘｛生度统计表
维普资讯 http://www.cqvip.com ４ 绵阳经济技术高等专科学校学报 第１９卷 垂 ｌ ｊ ｑ ） 值
图ｌ Ａ组试样频率直方图——频率曲线图
《ｍ
誉 瓣 鳝 图５ Ｃ组试样频率直方图——频率曲线图 ／ ／＼ ／，１ Ｉ — ． １ ３值４ ６ 图７ Ｄ组试样频率直方图——频率曲线图 誉 瓣 鬓 甜 爨 僻 壤 斟 冀
一 一 图６ Ｃ组试样累计频率曲线图
图８ Ｄ组试样累计频率曲线图 综合以上分析，４种砂岩的平均粒度关系是：Ｃ＞Ｂ＞Ａ＞Ｄ。 ３ ３胶结方式 Ａ、Ｂ、Ｃ试样为孔隙式胶结，胶结物为钙质，Ｄ试样为接触式胶结，胶结物为硅质，且各种试样填隙物中
都含有少量的粘土杂基。
维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 侯兰杰砂岩组构与岩石力学性质关系的研究 ５ ４岩石组构与力学性质的关系 ４．１砂岩组构与抗压强度的关系 从上述力学溯试参数和砂岩组构特征来看，若砂岩主要由力学性质较强的矿物组成．则砂岩的抗压强度 大。如Ａ、Ｄ试样主要是由力学性质较强的石英和硅质岩屑组成。组成岩石的矿物颗粒越小．抗压强度越大， 如Ｄ试样。若岩石是硅质胶结．则抗压强度大，钙质胶结次之。泥质胶结最小。Ｄ试样是硅质胶结．抗压强 度较大。 综合以上组构特征分析。可得出如下关系式： Ｒ＝，（Ｔ，Ｊ．Ｍ） 式中：Ｒ一抗压强度；卜鼍扭太小ｉＪ－－琏蛄糖琏站情巩；Ｍ一矿特点舟奉身性质。 ４．２ 砂岩组构与抗剪强度关系 库仑强度理论：ｒ＝ｄｔｇＷ＋Ｃ，内摩擦力（ａｔｓｘＩ，）主要反映砂岩中微裂隙面的摩擦力和微裂隙面的发育 情况。内聚力（Ｃ）主要和胶结程度及组成岩石的颗粒大小有关，Ａ、Ｂ试样为孔隙式胶结且粒度较小，所以内 聚力较大，而Ｄ试样尽管粒度最小。但是为接触式胶结类型。故内聚力最小。由此可以看出，胶结程度是影 响内聚力大小的主要因素。由此，可以得出如下关系式：
式中：卜囊杜太小－Ｊ菔蛄租友。 因此，库仑理论可写为：
Ｃ＝，（Ｔ，Ｊ）
ｒ：，（Ｔ，Ｊ）＋ ｔｇ 需要说明的是，上面的研究是从砂岩组构和砂岩的力学性质关系这方面来探讨的。实际上，砂岩力学性 质除与组构特征有关外，还与砂岩本身其它因素如：砂岩的密度、含水率、孔隙率及形成时的地质条件等有 关。另外，试验方法、试件大小、试件加工情况和加荷速度等都对分析结果产生一定影响。由于砂岩试样数 量较少，研究不够全面．方法不够完善。没能得出砂岩组构与力学性质的定量关系式，有待今后进一步研究。