微風(fēng)化紅層砂泥巖動(dòng)三軸力學(xué)特性試驗(yàn)研究1)

高永青劉建鋒 林慶元姜益順王 璐 , ,2) 聶 明

*(山東省路橋集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250014)

?(四川大學(xué)水利水電學(xué)院，成都 610065)

**(西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，成都 610039)

紅層廣泛分布于四川盆地及周邊地區(qū)，是以紫紅色、磚紅色陸相碎屑巖和黏土巖類為主的侏羅系與白堊系地層。隨著我國(guó)西部地區(qū)與四川省經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，在這些地層上興建重大工程（如路堤、大壩及核電站等）的情況越來(lái)越多，且許多工程將微風(fēng)化或弱風(fēng)化巖體作為可利用地基巖體。四川盆地（特別是川西地區(qū)）地處青藏高原東緣，地應(yīng)力水平較高，是地震多發(fā)地區(qū)，越來(lái)越多的工程要求對(duì)四川盆地紅層砂泥巖的動(dòng)力特性加以了解。

巖石動(dòng)力學(xué)是研究巖石在動(dòng)載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)。研究表明動(dòng)載荷的加載條件（如應(yīng)力水平、加載速率、加載方式等）對(duì)巖石的力學(xué)特性會(huì)產(chǎn)生顯著影響[1-3]，尤其是加載速率，表現(xiàn)為巖石力學(xué)參數(shù)與加載速率之間呈現(xiàn)一定相關(guān)性[4-6]。通常加載速率可用應(yīng)變率來(lái)表征，一般認(rèn)為，巖石低應(yīng)變率范圍為＜10-4s-1，高應(yīng)變率范圍為＞102s-1[7]。關(guān)于巖石動(dòng)力學(xué)特性的研究，目前對(duì)巖石在低應(yīng)變率（＜10-4s-1）和高應(yīng)變率（＞102s-1）下的力學(xué)特性研究相對(duì)較多[8-11]，而對(duì)介于這兩者之間的中等應(yīng)變率下的力學(xué)特性研究相對(duì)較少。這是由于一般的液壓試驗(yàn)機(jī)不能快速地加載到足以產(chǎn)生此范圍的應(yīng)變率，而一般的動(dòng)試驗(yàn)方法又不能慢速加載到足以產(chǎn)生此范圍的應(yīng)變速率[12-14]。不同巖石在不同應(yīng)變率條件下表現(xiàn)出來(lái)的力學(xué)特性也具有顯著差異，在應(yīng)變率為10–6～10–3s–1條件下時(shí)紅砂巖的抗壓強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加先降低后緩慢升高[15]；而煤巖、層狀千枚巖和煤系泥巖在中低應(yīng)變速率加載下隨加載速率的增加抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出先升高后降低的現(xiàn)象[16-20]；當(dāng)應(yīng)變率從10–4s–1增加到10–1s–1時(shí)，花崗巖和煌斑巖的單軸抗壓強(qiáng)度分別增加25%和59%，變形模量分別增加19%和34%，而泊松比與應(yīng)變率無(wú)關(guān)[21]；鹽巖在高應(yīng)變率載荷下，其峰值強(qiáng)度隨著應(yīng)變率增大而增大，具有較明顯的率敏感性[22-23]。

為揭示中等應(yīng)變率下紅層砂泥巖的動(dòng)力特性，本文采用應(yīng)變率4×10–2s–1，6×10–2s–1，8×10–2s–1分別針對(duì)四川盆地白堊系灌口組微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖3 種巖石進(jìn)行了多組圍壓條件下的動(dòng)三軸壓縮試驗(yàn)，分析了3 種巖石動(dòng)強(qiáng)度特性與動(dòng)變形特性的圍壓效應(yīng)與應(yīng)變率效應(yīng)，并提出了動(dòng)強(qiáng)度在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)的預(yù)測(cè)模型，為工程應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)設(shè)備與試件制備

試驗(yàn)采用美國(guó)產(chǎn)MTS815 Flex Test GT 巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)（圖1）進(jìn)行。該設(shè)備具有常溫常壓與高溫高壓、靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、單軸壓縮與三軸壓縮、孔隙水壓與滲透水壓、直接拉伸與間接拉伸、橫波波速與縱波波速、聲發(fā)射測(cè)試與定位、三點(diǎn)彎曲等試驗(yàn)功能，其循環(huán)載荷的振動(dòng)頻率最大達(dá)5 Hz 以上，振動(dòng)波形可以設(shè)定為正弦波、三角波、方波、斜波及隨機(jī)波，振動(dòng)相位差可以在0～ 2 π 間任意設(shè)定，是目前國(guó)際國(guó)內(nèi)功能最齊備、技術(shù)水平最高的巖石力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備之一。試驗(yàn)過(guò)程中由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。

圖1 MTS815 Flex Test GT 巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)Fig.1 MTS815 Flex Test GT rock mechanics test system

本次試驗(yàn)試件的制作、加工完全遵照《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50266—2013）和《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》（SL264—2020）的規(guī)定進(jìn)行，共制備3 組共36 個(gè)直徑50 mm，高度100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)試件。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

為了模擬巖體在自然環(huán)境下受到側(cè)限時(shí)加載的強(qiáng)度、變形特性，本文對(duì)微風(fēng)化紅層粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖分別進(jìn)行了室溫環(huán)境中不同圍壓、不同應(yīng)變率條件下的動(dòng)三軸試驗(yàn)（試驗(yàn)條件見表1），獲得紅層微風(fēng)化砂泥巖的動(dòng)強(qiáng)度、動(dòng)變形參數(shù)，并揭示其圍壓效應(yīng)與應(yīng)變率效應(yīng)。試驗(yàn)過(guò)程如下。

表1 動(dòng)三軸試件分組及試驗(yàn)條件Table 1 Specimens and test conditions of dynamic triaxial tests

（1）在試樣外部套上一層熱熔縮膠管，用來(lái)避免試樣與提供圍壓的絕緣油直接接觸，再將試樣放置于三軸室內(nèi)（圖2(a)）。將采集數(shù)據(jù)的軸向和環(huán)向引伸計(jì)裝好，手動(dòng)調(diào)整壓頭位置，給試樣一定的預(yù)壓力，一般為2～4 kN，確保試樣在充油及加圍壓過(guò)程中不會(huì)移動(dòng)，放下三軸室（圖2(b)）。

圖2 巖石動(dòng)三軸試驗(yàn)Fig.2 Rock dynamic triaxial test

（2）以3 MPa/min 的速率施加圍壓σ3至預(yù)定值，此時(shí)巖石試樣處于靜水壓力狀態(tài)，σ1=σ3。

（3）采用應(yīng)變率控制方式加載軸向載荷，應(yīng)變率分別設(shè)置為4×10–2s–1，6×10–2s–1和8×10–2s–1共3 種應(yīng)變速率，直至試樣破壞；試樣破壞后卸圍壓、軸壓，打開三軸室取出試樣。

2 砂泥巖動(dòng)強(qiáng)度特性分析

基于以上3 種巖石的動(dòng)態(tài)三軸壓縮試驗(yàn)，砂泥巖的動(dòng)強(qiáng)度σd可按式（1）計(jì)算

式中，σd為動(dòng)強(qiáng)度，MPa；Pd為峰值動(dòng)載荷，N；A為巖石試件截面面積，mm2。

在圍壓3～12 MPa 范圍內(nèi)，應(yīng)變速率4×10–2～8×10–2s–1條件下，粉砂質(zhì)泥巖的動(dòng)三軸強(qiáng)度為50～127 MPa，泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)三軸強(qiáng)度為58～124 MPa，細(xì)砂巖動(dòng)三軸強(qiáng)度為71～150 MPa。顯然，3 種巖石的動(dòng)強(qiáng)度具有顯著差異，且受圍壓和應(yīng)變率的影響。

2.1 動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)變率效應(yīng)

為了進(jìn)一步分析應(yīng)變率對(duì)3 種巖石動(dòng)強(qiáng)度的影響規(guī)律，圖3 給出了粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖不同圍壓下動(dòng)強(qiáng)度與應(yīng)變率關(guān)系曲線。3種巖石在不同圍壓下的動(dòng)強(qiáng)度均隨著應(yīng)變率的增大而增大，并具有良好的線性關(guān)系。對(duì)比3 種巖石相同圍壓下應(yīng)變率為4×10–2s–1至應(yīng)變率8×10–2s–1時(shí)動(dòng)強(qiáng)度增幅，粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅20.37%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅14.06%，細(xì)砂巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅13.58%，說(shuō)明3 種巖樣中粉砂質(zhì)泥巖的動(dòng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)變率的變化最為敏感，泥質(zhì)粉砂巖次之，細(xì)砂巖動(dòng)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)變率的變化最不敏感。

圖3 砂泥巖不同圍壓下動(dòng)強(qiáng)度與應(yīng)變率關(guān)系曲線Fig.3 Relationship between dynamic strength and strain rate of rocks under different confining pressures

2.2 動(dòng)強(qiáng)度的圍壓效應(yīng)

圖4 給出了粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖在相同應(yīng)變率條件下得到的動(dòng)強(qiáng)度與圍壓的關(guān)系曲線。由圖4 可知，3 種巖石在不同應(yīng)變率下的動(dòng)強(qiáng)度均隨著圍壓增大而增大，動(dòng)強(qiáng)度與圍壓成正相關(guān)線性函數(shù)。對(duì)比相同應(yīng)變率條件下3 種巖石動(dòng)強(qiáng)度從圍壓3 MPa 至圍壓12 MPa 時(shí)的變化，粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅98.29%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅87.84%，細(xì)砂巖動(dòng)強(qiáng)度平均增幅83.77%，表明粉砂質(zhì)泥巖的動(dòng)強(qiáng)度對(duì)圍壓變化最為敏感，泥質(zhì)粉砂巖次之，細(xì)砂巖動(dòng)強(qiáng)度對(duì)圍壓變化最不敏感。對(duì)比3 種巖石動(dòng)強(qiáng)度的應(yīng)變率效應(yīng)，在本次試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，圍壓對(duì)巖石動(dòng)強(qiáng)度的影響顯著高于應(yīng)變率。

圖4 砂泥巖不同應(yīng)變率條件下動(dòng)強(qiáng)度與圍壓關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between dynamic strength and confining pressure of rocks under different strain rates

2.3 動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型

基于以上分析可知，應(yīng)變率和圍壓對(duì)粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖3 種巖石的動(dòng)強(qiáng)度均具有顯著影響，通過(guò)對(duì)不同圍壓和不同應(yīng)變率條件下得到的巖石動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行二元非線性回歸分析，提出了試驗(yàn)條件范圍內(nèi)3 種巖石的動(dòng)強(qiáng)度關(guān)于圍壓及應(yīng)變率兩個(gè)變量的預(yù)測(cè)模型。

粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型

泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型

細(xì)砂巖動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型

式中，σd為動(dòng)強(qiáng)度，MPa；為應(yīng)變率，10–2s–1；σ3為圍壓，MPa。上述紅層砂泥巖動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型適用范圍為：4×10-2s-1≤≤8×10-2s-1，3 MPa≤σ3≤12 MPa。

2.4 強(qiáng)度參數(shù)的應(yīng)變率效應(yīng)

從圖4 可以看出，3 種巖石的動(dòng)強(qiáng)度σd與圍壓σ3均呈良好的線性關(guān)系，其方程可以表示為

式中，σd和σ3分別為動(dòng)強(qiáng)度和圍壓，MPa；F為σd–σ3關(guān)系曲線的斜率；R為σd–σ3關(guān)系曲線在縱坐標(biāo)軸上的截距，MPa。

根據(jù)莫爾–庫(kù)倫準(zhǔn)則，由參數(shù)F和R可求得巖石的動(dòng)抗剪強(qiáng)度參數(shù)

式中，cd為動(dòng)內(nèi)聚力，MPa；φd為動(dòng)內(nèi)摩擦角，(°)。

根據(jù)圖4 中動(dòng)強(qiáng)度σd與圍壓σ3的線性關(guān)系方程及式（6）和式（7）計(jì)算得到粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖3 種巖石在不同應(yīng)變率條件下的動(dòng)內(nèi)聚力cd和動(dòng)內(nèi)摩擦角φd，其關(guān)系曲線如圖5 所示。由圖5(a)可知，粉砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖的動(dòng)內(nèi)摩擦角隨著應(yīng)變率增大而呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)內(nèi)摩擦角在應(yīng)變率8×10–2s–1條件下略有降低，整體上3 種巖石的動(dòng)內(nèi)摩擦角對(duì)應(yīng)變率具有比較明顯的敏感性，其中細(xì)砂巖的動(dòng)內(nèi)摩擦角與應(yīng)變率成線性關(guān)系。由圖5(b)可知，粉砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖的動(dòng)內(nèi)聚力均隨著應(yīng)變率增大而減小，泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)內(nèi)聚力在應(yīng)變率8×10–2s–1條件下略有升高，整體上3 種巖石的動(dòng)內(nèi)聚力對(duì)應(yīng)變率具有比較明顯的敏感性，其中細(xì)砂巖的動(dòng)內(nèi)聚力與應(yīng)變率成線性關(guān)系。以上結(jié)果表明，隨著應(yīng)變率增大，砂泥巖的動(dòng)內(nèi)摩擦角整體上呈增大趨勢(shì)，而動(dòng)內(nèi)聚力呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，根據(jù)莫爾–庫(kù)倫準(zhǔn)則，巖石的抗剪強(qiáng)度τf=c+σtanφ，其中σ 為正應(yīng)力，則3 種巖石在正應(yīng)力2～10 MPa 范圍內(nèi)的抗剪強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系曲線如圖5(c)所示。粉砂質(zhì)泥巖在應(yīng)變率從4×10–2s–1增大至6×10–2s–1時(shí)動(dòng)抗剪強(qiáng)度有顯著提升，泥質(zhì)粉砂巖在應(yīng)變率4×10–2s–1和6×10–2s–1條件下的動(dòng)抗剪強(qiáng)度相差不大，應(yīng)變率達(dá)到8×10–2s–1時(shí)動(dòng)抗剪強(qiáng)度顯著增大；細(xì)砂巖的動(dòng)抗剪強(qiáng)度高于粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，3 種應(yīng)變率下動(dòng)抗剪強(qiáng)度差別不大，且其差異隨著正應(yīng)力升高而減小。3 種巖石動(dòng)抗剪強(qiáng)度的應(yīng)變率效應(yīng)差異，可能由于其組成成分礦物顆粒性質(zhì)差異引起，需要結(jié)合礦物成分分析及微細(xì)觀測(cè)試進(jìn)一步深入探討。

圖5 砂泥巖動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)與應(yīng)變率關(guān)系曲線Fig.5 Relationship between dynamic strength parameters and strain rate

3 砂泥巖動(dòng)變形特性分析

圖6 是動(dòng)態(tài)三軸試驗(yàn)中測(cè)定的應(yīng)力–應(yīng)變典型關(guān)系曲線。其中σ1和ε1表示軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變，ε3表示橫向應(yīng)變，εv表示體積應(yīng)變，εv=ε1+2ε3。從圖中可以看出，當(dāng)軸向動(dòng)應(yīng)力較小時(shí)，巖石符合線彈性材料的性質(zhì)，而體積應(yīng)變也具有正的斜率，說(shuō)明體積隨著動(dòng)壓力的增加而減小。但是隨著動(dòng)壓力的逐漸增大，體積應(yīng)變?cè)絹?lái)越偏離原來(lái)的曲線，且偏離程度越來(lái)越大，當(dāng)接近試件破裂時(shí)，體積應(yīng)變逐漸變?yōu)樨?fù)值，使得巖石在壓縮階段的體積超過(guò)了它原來(lái)的體積，這個(gè)過(guò)程通常稱為擴(kuò)容，擴(kuò)容現(xiàn)象是由于試件內(nèi)部張開細(xì)微裂縫的形成和擴(kuò)張所致，它往往是巖石破壞的前兆。

圖6 動(dòng)三軸壓縮試驗(yàn)應(yīng)力–應(yīng)變曲線Fig.6 Stress–strain curves of dynamic triaxial compression test

巖石的動(dòng)彈性模量Ed和動(dòng)泊松比μd可由以下公式計(jì)算

式中，ε1為軸向應(yīng)變；ε3為橫向應(yīng)變；σ1為軸向應(yīng)力，MPa；σ3為圍壓，MPa。

3.1 動(dòng)變形參數(shù)的應(yīng)變率效應(yīng)

根據(jù)動(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果式（8）和式（9）計(jì)算得到粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖3 種巖石的動(dòng)彈性模量和動(dòng)泊松比。為了進(jìn)一步揭示應(yīng)變率對(duì)3 種巖石動(dòng)變形參數(shù)的影響規(guī)律，圖7 給出了各圍壓條件下動(dòng)彈性模量Ed、動(dòng)泊松比μd隨應(yīng)變率的變化曲線。由圖可知，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖3 種巖樣在各圍壓下動(dòng)彈性模量均隨著應(yīng)變率的增大而增大。對(duì)比相同圍壓下應(yīng)變率從4×10–2s–1變化到8×10–2s–1時(shí)3 種巖石動(dòng)彈性模量的增幅，粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)彈性模量平均增幅11.50%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量平均增幅8.11%，細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量平均增幅25.43%。由以上分析可知，細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量隨應(yīng)變率的增大顯著增大，粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量隨應(yīng)變率的增大小幅增大，即3 種巖石中，細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量對(duì)應(yīng)變率的變化最為敏感。粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖3 種巖石在各圍壓下動(dòng)泊松比均隨著應(yīng)變率的增大而減小。3 種巖石動(dòng)泊松比降幅（應(yīng)變率8×10–2s–1和應(yīng)變率4×10–2s–1對(duì)比）分別為：粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)泊松比平均降幅10.59%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)泊松比平均降幅14.44%，細(xì)砂巖動(dòng)泊松比平均降幅24.16%。由以上分析可知，應(yīng)變率的變化對(duì)細(xì)砂巖動(dòng)泊松比的影響最為顯著，對(duì)泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)泊松比的影響次之，對(duì)粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)泊松比的影響最小。

圖7 砂泥巖動(dòng)彈性模量、動(dòng)泊松比與應(yīng)變率關(guān)系曲線Fig.7 Relationship curves of dynamic elastic modulus,dynamic Poisson ratio and strain rate

3.2 動(dòng)變形參數(shù)的圍壓效應(yīng)

粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖的動(dòng)彈性模量和動(dòng)泊松比與圍壓的關(guān)系曲線如圖8 所示。由圖可知，粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖3種巖樣在各應(yīng)變率下動(dòng)彈性模量均隨著圍壓的增大而增大。各類巖樣動(dòng)彈性模量增幅（圍壓12 MPa和圍壓3 MPa 做比較）分別為：粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)彈性模量平均增幅21.45%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量平均增幅51.05%，細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量平均增幅31.44%。由以上分析可知，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量隨著圍壓的增大急劇增大，表明泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量對(duì)圍壓的變化較為敏感。粉砂質(zhì)泥巖與細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量隨圍壓的增大增幅相對(duì)較小。3 種巖石的動(dòng)泊松比隨圍壓變化具有相似規(guī)律，即動(dòng)泊松比均隨著圍壓的增大而增大。種動(dòng)泊松比增幅（圍壓12 MPa 和圍壓3 MPa 對(duì)比）分別為：粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)泊松比平均增幅31.81%，泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈模平均增幅17.48%，細(xì)砂巖動(dòng)泊松比平均增幅28.22%。由以上分析可知，圍壓的變化對(duì)粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)泊松比影響較大，對(duì)細(xì)砂巖動(dòng)泊松比的影響次之，對(duì)泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)泊松比的影響最小。

圖8 砂泥巖動(dòng)彈性模量、動(dòng)泊松比與圍壓關(guān)系曲線Fig.8 Relationship curves of dynamic elastic modulus,dynamic Poisson ratio and confining pressure

4 結(jié)論

針對(duì)紅層微風(fēng)化3 種典型巖石（粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖）開展了不同圍壓和不同軸向加載應(yīng)變率條件下的動(dòng)三軸壓縮試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，揭示了3 種巖石在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)的動(dòng)力學(xué)特性，主要結(jié)論如下。

（1）粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和細(xì)砂巖的動(dòng)強(qiáng)度特性均具有顯著應(yīng)變率效應(yīng)和圍壓效應(yīng)。動(dòng)強(qiáng)度隨應(yīng)變率和圍壓增大均呈線性增大趨勢(shì)，粉砂質(zhì)泥巖對(duì)應(yīng)變率和圍壓的變化最為敏感；基于二元非線性回歸分析，提出了試驗(yàn)條件范圍內(nèi)3種巖石的動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型。

（2）3 種巖石的動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)隨應(yīng)變率的變化規(guī)律表現(xiàn)出一定差異性。細(xì)砂巖的動(dòng)內(nèi)摩擦角φd隨應(yīng)變率增大而增大，動(dòng)內(nèi)聚力cd隨應(yīng)變率增大而減小，且成線性關(guān)系；粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)隨應(yīng)變率呈現(xiàn)先增后減或先減后增的規(guī)律；在正應(yīng)力2～10 MPa 范圍內(nèi)，粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的動(dòng)抗剪強(qiáng)度隨著應(yīng)變率增大出現(xiàn)顯著提高，細(xì)砂巖的動(dòng)抗剪強(qiáng)度受應(yīng)變率的影響隨著正應(yīng)力增大而減弱。

（3）3 種巖石的動(dòng)變形參數(shù)表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變率效應(yīng)和圍壓效應(yīng)。動(dòng)彈性模量均隨著應(yīng)變率和圍壓增大而增大，動(dòng)泊松比隨著應(yīng)變率增大而減小，隨著圍壓增大而增大；3 種巖石中，細(xì)砂巖動(dòng)彈性模量和動(dòng)泊松比對(duì)應(yīng)變率的變化最為敏感；而泥質(zhì)粉砂巖動(dòng)彈性模量和粉砂質(zhì)泥巖動(dòng)泊松比對(duì)圍壓的變化最為敏感。