采用具有天然节理面的绿片岩作为验证试验的试样对上述曲线的规律进行验证,在天然绿片岩试样第一次变速率剪切试验和重复变速率剪切试验中,表现出了与上述结构面变速率剪切试验相同的性质,如图3.12所示,天然绿片岩的变速率试验与水泥砂浆试块变速率试验的曲线特征相同,同样存在三个阶段,在应力较低时,应力-变形曲线基本不受速率切换的影响,而当其超过一定应力时,该曲线将出现阶段Ⅱ,变形增加到一定程度时,出现阶段Ⅲ,例如当法向应力为6.52MPa时,试样在M点沿节理面突然开裂(有明显的裂纹,并伴有响声),开裂后继续剪切,立即进入阶段Ⅱ,这说明阶段Ⅱ的出现与岩石裂隙发展和贯通有着密切的关系。如图3.12所示,在M点断裂发生前,试样处于线弹性阶段,由于岩石结构面胶结程度高,剪切刚度较高,该阶段的破裂较少且塑性变形较小,因而阶段Ⅰ的特征十分明显。M点以后,岩石突然开始断裂,塑性变形突然增多并且成为变形的主要部分,此时应力-变形曲线迅速进入阶段Ⅱ。当法向应力为2.17MPa时,峰前没有明显的开裂现象,随着变形的增加,试验由阶段Ⅰ逐渐进入阶段Ⅱ,该过程相对于法向应力为6.52MPa时,经历的时间相对较长,并且凹凸的现象越来越明显,在接近峰值时,应力突然下降,并表现出了脆性断裂的性质,裂隙面基本贯通,试验随即进入阶段Ⅲ,这再次说明裂隙起裂以及结构面剪切过程中的变形形式是影响变速率剪切试验曲线形态的主要因素。
图3.12 天然绿片岩试块变速率剪切试验结果(www.daowen.com)
对绿片岩经历上述剪切试验裂纹贯通后的试样,进行第二次变速率剪切试验,如图3.13所示,试验结果仍然具有上述特征,但开裂后相对于节理面开裂前,速率切换对曲线形态的影响较弱,这与水泥砂浆试块二次变速率剪切试验的试验结果相同。这说明岩石在形成节理面的过程中,结构面的剪切速率依存性是降低的。
图3.13 天然绿片岩试样第二次变速率试验结果
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