不同应力路径下钙质砂的力学及变形特性试验研究

钙质砂是海洋钙质生物死亡后形成的一种具有丰富内部孔隙、低强度、不规则形状和易破碎的岩土材料。通过对钙质砂分别开展的等向压缩、常规三轴压缩、平均主应力为常数的三轴压缩、减压的三轴压缩和等应力比加载5种试验，探讨了不同应力路径下钙质砂的力学及变形特性。试验结果表明应力路径对钙质砂的抗剪强度和变形特征具有重要影响。钙质砂在等向压缩条件下具有明显的各向异性特征；常规三轴压缩试验条件下，密实钙质砂呈现低压剪胀、高压剪缩的变形特征，且峰值强度与初始固结压力之间呈幂函数关系；平均主应力为常数的三轴压缩试验中，增加偏应力会引起试样的体变；与常规三轴压缩试验不同，在减压的三轴压缩试验中，应力-应变关系曲线均表现为应变软化；而等应力比加载试验中，试样基本处于弹性状态下，且轴向应力与轴向应变之间呈幂函数关系。试验结果还发现钙质砂的切线泊松比不仅要考虑钙质砂的变形和应力状态等的影响，还要考虑应力路径的影响。不同应力路径试验条件下峰值应力比大小顺序与最大体变大小顺序不受初始固结压力的影响。钙质砂的峰值内摩擦角均随着初始固结压力的增大而减小，大致与初始固结压力的对数呈线性函数关系。