《表3 能量特征参数与围压的拟合函数》

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《围压及孔隙水压对饱水砂岩能耗特征的影响》

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图6为能量特征参数与孔隙水压的关系，相对应的关系式已在表4中给出.由图表可知，能量特征参数随孔隙水压的增大而减小，且两者之间可以采用线性关系来表征，即U=Cσu+D.由于此时围压为10MPa，当孔隙水压为0MPa时，岩样在扩容起始点的输入能密度与在峰值点的输入能密度相差较大，但随着孔隙水压的增大，两者差异越来越小，相对应的参数表征体现在系数C的差异上.从图中4、6两条直线不难发现岩样在扩容起始点处，输入能密度与孔隙水压的关系和弹性能密度与孔隙水压的关系相差并不大，系数C仅相差0.0017.造成该差异是由于岩样内存在原生裂隙及孔隙，在轴向应力的作用下仍有新生裂纹不断产生，这些弱面在水压的作用下得以扩展和延伸，孔隙水压越大对岩石的破坏越强.所以孔隙水压较低的岩样在扩容起始点处的能量特征参数相差较小，见表3中孔隙水压为0MPa和3MPa岩样的输入能密度分别为0.4706MJ·m-3和0.4546MJ·m-3，仅相差0.016MJ·m-3，这也使得4、6两条直线的拟合相关系数相对较低，分别为0.8537和0.8967.而当岩样过扩容起始点后，输入能密度与孔隙水压的关系和弹性能密度与孔隙水压的关系差异进一步减小，在峰值点处，见图中3、5两条直线，系数C相差已增大至0.0036，相比扩容起始点，增大了111.76%.这表明岩样在承载过程中，随着孔隙水压的增大，cd-c阶段的耗散能逐渐减小，孔隙水压的增大可以有效弱化岩石材料内部颗粒间的摩擦效应.据此似乎可以推断在高孔隙水压条件下，岩石材料失稳强度即为其黏结力失稳强度，当孔隙水压足够大时，岩石材料内部颗粒间已不存在摩擦效应.这一点从岩样的残余强度与孔隙水压的关系也可以得到证明，如图4中，孔隙水压为0MPa岩样的残余强度为55MPa左右，而孔隙水压为8MPa岩样的最终强度为17MPa，并且仍有下降的趋势.因此，在高孔隙水压条件下，以扩容起始应力作为岩石的长期强度参数是较安全的.