半成岩变形强度特征与损伤本构模型研究

半成岩工程性质差,力学性质受含水状态影响很大.以昔格达组半成岩为研究对象,通过室内三轴试验研究半成岩变形特征和受力破坏机制,引入损伤理论,建立反映半成岩全应力-应变过程的损伤本构模型.结果 表明:(1)随着围压增加,半成岩峰值强度和残余强度均会提高,峰值强度对应的轴向应变有所增大,软化阶段应力-应变曲线波动性增强;(2)随着含水率增加(17.79％≤ω≤30.83％),半成岩峰值强度迅速降低,残余强度降幅较小,峰值强度对应的轴向应变有所增大;含水率较低时,峰值点尖锐,峰后应力快速跌落至残余强度,表现为岩石的软化特性;含水率较高时,峰值点坍落,峰后应力曲线斜率较缓,呈现应变软化向应变硬化转变的趋势,表现为土的变形特性;(3)半成岩峰值强度和残余强度在试验含水率范围服从Mohr-Coulomb准则,各强度指标均随含水率增加近似线性减小,其中,峰值黏聚力与峰值摩擦角对含水率的敏感性大于残余黏聚力和残余摩擦角;(4)所建立的半成岩损伤本构模型能较好地描述半成岩受含水率影响的强度、变形变化规律,模型曲线与试验结果一致,且形式简洁,参数较少.研究成果可为半成岩力学特性分析和工程应用提供试验依据和机制认识.