干湿循环作用下预制裂隙炭质页岩力学特性及强度准则研究

为研究干湿循环和裂隙倾角对炭质页岩力学特性的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,对不同干湿循环次数(0,5,15和20次)的预制裂隙炭质页岩进行单轴压缩和三轴压缩试验。研究结果表明:炭质页岩的峰值强度、黏聚力及内摩擦角随干湿循环次数的增加逐渐减小,表现出明显的干湿劣化效应,劣化程度表现为:峰值强度>黏聚力>内摩擦角;随围压的增加,干湿循环后炭质页岩强度的劣化度逐渐减小,表明围压对干湿劣化效应具有抑制作用。炭质页岩的峰值强度、黏聚力及内摩擦角随裂隙倾角的增加先减小后增大,表现出明显的倾角效应,但其与干湿劣化效应相互抑制,即随干湿循环次数的增加,峰值强度、黏聚力和内摩擦角减小,其倾角效应减弱。通过在Drucker-Prager准则中引入2个力学参数(c_α,n和φ_α,n),建立一种考虑干湿循环和裂隙倾角的强度准则,该准则能够很好地描述炭质页岩强度的干湿劣化效应和及倾角效应。研究结果可为工程实践中炭质页岩强度预测及边坡稳定性分析提供参考依据。