【摘要】通过对秦巴山区广泛发育的片岩的进行三轴试验，得出片理面不同的发育方位及不同含水率对岩体力学强度的影响，初步了解其对秦巴山区山体稳定性的影响。
【关键词】秦巴山区；片岩；片理面；三轴试验；
1、引言
秦巴山区地壳运动强烈、区域地质构造复杂，具有自然灾害种类多、强度大、成灾重等特点。广泛发育于秦巴山区的变质岩，风化强烈，结构破碎，成为诱发浅表层滑坡及其他地质灾害的重要原因之一1。
分布于陕南山区的片岩，结构破碎、力学性质差。尤其是表层片岩其片里面受到地表水等的侵蚀、风化，强度极差，严重影响坡体稳定性。为此本次实验将研究片岩内片里面的不同发育状况对岩体强度的影响2。
2、试样及试验方案
试验采用的岩样为绿泥石英片岩，采样地点为陕西省安康市汉滨区洪山镇。岩块加工成Φ50×100mm的圆柱体试样。其干密度是2.80-2.96g/cm3，饱和含水率为0.09%～0.6%。
试验设计进行片理面法向与大主应力面成0°、30°、45°、60°和90°五种三轴试验，以及四种含水率情况下的三轴试验，研究片理面及含水率对岩石力学强度的影响，三轴围压分别是1、2、3、4MPa。
试验采用仪器为武汉岩土所研制的RMT-150C岩石力学试验机。试验时，按1MPa/s加载速率加载轴向压力，至位移量超过2mm时，试验结束，测取试验时不同时间点的轴向应力、应变全过程曲线。
3 试样变形破坏特征
（1）当夹角为0°、30°、90°时大部分试样破坏后破坏面与水平面的夹角为70°～75°左右，破坏面两端略平缓，而中间平直并与大主应力的夹角相对较小，破坏面上含有白色粉末状擦痕，并且成条斑状分布。破坏面比较平直，从破坏的角度可以推算试样的内摩擦角为50°～60°左右，若不考虑粘聚力，则似摩擦角会更大一点。
（2）当夹角为60°左右时，试样通常会沿着片理面剪切破坏，破坏面平直并且含有白色粉末，并且当试样沿着片理面剪切破坏时，强度最低，表明片里面强度比岩块强度小的多。并且在此时试样的应力应变曲线没有明显的塑性变形阶段，这可能是试样中不同矿物的定向排列导致的。当试样夹角为45°时，试样虽然不是沿着片理破坏，但可以明显观察到片理面破坏形式的影响。
4试验结果
4.1数据处理原理
当试样在三轴压力下破坏时由库伦-摩尔理论有：
（1）
为了能够定量的研究不同因素对试样力学强度的影响，c值同一归零，即有：
（2）
4.2片里面对岩体强度的影响
为了尽可能消除风化程度对数据处理的影响，提高精度，对试验数据做如下处理。
（1）、对同一夹角同一围压的实验结果拟合出大主应力与饱和率的相互关系，并计算出当饱和含水率为0.2%是最大主应力的估算值。
（2）、为了研究片理面法向与大主应力夹角对试样内摩擦角的影响，设C=0MPa；
（3）、利用最小二乘法应用公式拟合出剪应力[（σ1-σ3）/2]和正应力[（σ1+σ3）/2]的线性关系，并计算出相应的似摩擦角。
（4）、拟合出似摩擦角与对应片理面法向和大主应力夹角之间的关系4。
对试验数据处理结果如下图：
从图中看出，当夹角在0°～30°的时候，对试样的似摩擦角影响比较小，平均似摩擦角为68.755°。它们之间呈线性关系，关系式为：
（3）
当夹角在30°～90°时曲线成倒抛物线，两者的关系如下：
（4）
第二段曲线中随着取值的增大，似摩擦角先变小，这试样中的矿物定向排列所致，石英矿物脉在试样中大量均匀分布且强度很高，所以与矿脉斜交的剪切面强度比较高。当=55.4°时值最低，为65.1°。当>55.4°时，曲线单调递增。
4.3含水率对力学强度的影响
为了便于研究含水率与试样力学强度的定量关系，在这里用饱和度来表示含水量。试验试样的饱和度分别是100%、60%、30%、0%。为保证其他因素影响降低到最小，挑选饱和含水率为0.2%左右，片里面夹角为30°的试样进行试验。
5.2 数据拟合及结果
不同含水率试样的力学参数的处理方法如第一部分，通过对似摩擦角与饱和度关系的拟合得到如下曲线：
从曲线中可以导出两者有如下定量化关系；
5结论
本次试验主要是通过岩石的三轴试验研究片理面及含水率对秦巴山区石英片岩岩块力学强度的影响。有以下几点结论：
（1）岩块矿物沿着片里面的定向排列造成了岩块的力学性质的各向异性，其中石英矿物的定向排列造成了对垂直石英矿脉的剪切面力学性质的加强，而沿着片理面的力学性质的相对较弱；
（2）岩块越风化破坏越容易受到裂隙和填充面的影响。风化程度比较低时，破坏形式受片理面和围压影响较大。夹角为60°时，试样沿着片理面剪切破坏。
（3）饱和试样似摩擦角在60°至75°之间。当片里面夹角处于0°～30°时，对岩石影响不大，而在30°与90°之间岩体强度则有较大变化，似摩擦角与夹角成倒抛物线关系。
（4）试样片理面夹角选在60°时，岩块的力学性质随着含水率的增加而降低。
参考文献：
[1] 熊炜.秦巴山区软弱变质岩浅表层滑坡成因机理研究[D]. 西安：长安大学，2012
[2] 周维垣. 高等岩石力学[M ] . 北京： 水利电力出版社， 1989.
[3] 苏承东， 尤明庆. 单一试样确定大理岩和砂岩强度参数的方法[J]. 岩石力学与工程学报， 2004， 23 （ 18 ）： 3055- 3058.
[4] 尤明庆， 李化敏， 纪多辙. 试验数据回归结果的评价方法[J]. 岩石力学与工程学报， 2003， 22 （ 7 ） ： 1191- 1195.