溶蚀作用对层状灰岩平行和垂直层面力学性质影响试验研究

为研究溶蚀作用对不同层面方向灰岩轴向力学性质间的影响差异,选取平行与垂直两种层面方向的灰岩进行室内试验,开展了不同试验条件的溶蚀作用下层状灰岩单轴压缩力学试验,根据试验结果分析并量化了溶蚀作用下层状灰岩力学性质的差异与变化规律。试验结果显示,溶蚀作用对两种层面方向的灰岩在轴向应力上所造成的影响相似但有差异,垂直层面方向受到的溶蚀影响更强。分别建立了溶蚀作用下两种层面方向的灰岩力学性质变化规律的相关表达式,据此进行试验数据分析,结果表明,在不同的裂隙状态下平行与垂直层面方向的灰岩的轴向应力特性受溶蚀作用的影响存在差异。即:在一定溶蚀时间里,当裂隙处于细观状态时,两者的轴向应力降及其百分比,以及轴向应力降峰值及其百分比之间的差值范围为0,溶蚀作用对两者的影响基本相同;随着裂隙逐渐扩大,两者上述4种量值的差值范围分别为0~10 MPa、0~10%和0~40 MPa、0~15%,溶蚀作用对两者的影响开始出现差异;当形成贯通裂隙时,两者上述4种量值的差值范围分别为10~30 MPa、10%~15%和40~60 MPa、15%~20%,溶蚀作用对两者的影响差异最为显著;此后试样被破坏,溶蚀作用对两者的影响变得不明显;在一定的卸载点轴向应变下,灰岩裂隙随着溶蚀时间的增加逐渐增大,同时溶蚀效应对层状灰岩的影响逐渐减弱。研究成果为进一步研究溶蚀作用下层状灰岩力学特性的变化规律奠定了试验依据以及理论基础。