高應力條件下膏泥巖動靜態(tài)力學參數(shù)特征試驗分析

張　俊, 周　文, 李雙貴, 單鈺銘, 尹　帥, 謝潤成, 鄭蓮慧

(1.中國石油化工股份有限公司 西北油田分公司 工程技術研究院，烏魯木齊 830011；

2.成都理工大學 能源學院，成都 610059; 3.中國地質(zhì)大學 能源學院，北京 100083)

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高應力條件下膏泥巖動靜態(tài)力學參數(shù)特征試驗分析

張俊1, 周文2, 李雙貴1, 單鈺銘2, 尹帥3, 謝潤成2, 鄭蓮慧2

(1.中國石油化工股份有限公司 西北油田分公司 工程技術研究院，烏魯木齊 830011；

2.成都理工大學 能源學院，成都 610059; 3.中國地質(zhì)大學 能源學院，北京 100083)

[摘要]高應力條件下膏泥巖動靜態(tài)力學參數(shù)特征研究對分析地下深層或高應力地區(qū)膏泥巖力學狀態(tài)、蠕變擴容約束因素、地下工程或容腔安全設計及地下空間應力場模擬等方面意義重大。通過對地下膏泥巖取樣并開展力學試驗，對其應力應變特征進行分析，結果表明：高應力條件下膏泥巖應力-應變曲線大致分為4個階段，時間-應變曲線大致分為3個階段；硬石膏含量增加能提高巖樣的強度、模量及泊松比，同時延緩巖石的弱化，但在高應力系統(tǒng)下巖樣具有較為明顯的蠕變擴容特征；在45%和79%屈服水平下，屈服應力點之后塑性應變比例差異不大；有效圍壓50 MPa條件下，楊氏模量隨著偏應力的增加而降低，泊松比隨著偏應力的增加而增加；硬石膏體積分數(shù)>50%的樣品內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角比硬石膏體積分數(shù)<50%的樣品分別高35.7%和10.2%，表明雖然膏泥巖在高應力條件下易發(fā)生擴容蠕變，但硬石膏相對泥質(zhì)而言能提高巖石抗剪切破壞的能力；根據(jù)動態(tài)資料計算的膏泥巖力學參數(shù)與靜力學參數(shù)類似，高應力條件下硬石膏含量高的樣品其動力學參數(shù)值也相對大一些，不同成分膏泥巖樣品具有統(tǒng)一線性變化規(guī)律。

[關鍵詞]高應力；膏泥巖；應力；應變；偏應力；抗剪強度；力學參數(shù)

膏泥巖作為一種特殊類型巖石具有封閉高壓的能力[1]且在一定外載荷條件下可以發(fā)生蠕變[2]，而地下高應力條件下這種蠕變會加劇，晶體聚集處隨著偏應力增加而發(fā)生結構性變化(滑移位錯)。當膏泥巖與開采煤層或鹽容腔相伴生時，在高頂板覆壓下可能會導致巷道[3]或容腔[4]變形；在油田鉆探中，當鉆遇膏泥巖層時會干擾膏泥巖地層原位地應力的平衡，在這種非平衡狀態(tài)下膏泥巖會發(fā)生蠕變擴容最終導致過度變形，產(chǎn)生一系列的破壞[5]。例如鉆井施工中的套管變形、起下鉆掛卡等。在高應力地區(qū)，地下空間(洞室)工程會造成圍巖的卸荷，產(chǎn)生應力分帶及巖體內(nèi)部應力集中，而膏泥巖的蠕變可能會使脆性圍巖的彈性應變能持續(xù)增加，最終造成巖爆[6]。除此之外，硬石膏的存在還能發(fā)生水化膨脹產(chǎn)生巨大應力，同時，溶解產(chǎn)生硫酸鹽造成酸性環(huán)境，進而使隧道等地下空間結構發(fā)生劣化[7]。因而加強高應力條件下膏泥巖力學性質(zhì)研究對深層膏泥巖高效鉆進、巷道或容腔安全設計、地下空間應力場模擬及地下工程安全措施設計等方面具有重大意義。前人對膏泥巖的研究主要是針對其蠕變特性(例如：應力應變[8]、高溫晶型變化[9]、蠕變本構方程[10,11]等方面)，但研究的應力系統(tǒng)(有效圍壓及軸向差應力)均較低，不能反映地下深層或高應力狀態(tài)下膏泥巖力學性質(zhì)變化規(guī)律，且以往膏泥巖力學性質(zhì)研究中在動靜參數(shù)相結合方面研究較少。本文利用“MTS巖石物理測試系統(tǒng)”測試結果對高應力體系下膏泥巖應力-應變特征進行分析，同時總結了部分力學參數(shù)(楊氏模量、泊松比、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角)的動態(tài)與靜態(tài)變化規(guī)律及組分含量對巖石力學性質(zhì)的影響，以期為高應力態(tài)膏泥巖進一步研究提供依據(jù)。

1樣品信息及試驗方法

1.1樣品及儀器基本信息

膏泥巖試驗樣品取自新疆地區(qū)古近系，埋深3 653～3 658 m，采用空心鉆機干鉆并用切片機干切將其兩端切平，獲得樣品7組，共28個，樣品直徑為25 mm、長度為50 mm，主要成分為硬石膏(CaSO4)和泥質(zhì)，兩種成分體積分數(shù)(φ)之和為76%～99%，此外還含有少量白云石、微量石英粉砂、碳屑、氧化鐵等，重礦物鋯石偶見。儀器采用美國進口的“MTS巖石物理測試系統(tǒng)”對巖樣進行力學與聲學同測，其伺服范圍：圍壓≤140 MPa，孔壓≤70 MPa，溫度≤200℃，壓力傳感器誤差<1%，軸向位移傳感器量程-50～+50 mm，位移分辨精度0.000 1 mm。

1.2試驗條件

對于試驗條件的選擇，由于取心段實測溫度為85～87℃，因此設置為85℃；該層位為正常壓實，壓力系數(shù)為1，上覆壓力(85 MPa左右)-地層壓力(35 MPa左右)約為50 MPa，因而試驗設置孔壓10 MPa，圍壓60 MPa，從而使有效圍壓(圍壓-孔壓)為50 MPa。取心段所屬地層應力特征復雜且研究程度較低，從少量試驗測試(聲發(fā)射和差應變)結果來看，水平最大主應力變化范圍較大，在60～90 MPa范圍內(nèi)變化且在縱橫方向上可能會有更大差異。試驗方法為首先將熱縮管套住巖樣并由一側向另一側均勻加熱，使巖樣柱體段密封，兩端敞開并剪平，然后將巖樣置于MTS儀器內(nèi)固定，安裝縱橫向高精度引伸計，記錄應力-應變曲線。巖樣的縱橫波則通過超聲波脈沖發(fā)射及接受控制盒完成，超聲波換能器中心頻率為1 MHz，最終讀數(shù)為軟件處理轉(zhuǎn)化后數(shù)值。

1.3試驗方案

本文試驗為力學與聲學同測，對于每一個樣品力學測試值都帶有相應的縱橫波速度值。試驗設計方案對7組樣品中每組4個樣分別進行單軸(常溫25℃)和有效圍壓15 MPa、30 MPa、50 MPa(孔壓10 MPa，溫度85℃)測試，這樣可以對各級圍壓條件下巖樣的應力、應變及破壞特征進行對比。由于本文主要研究高應力模擬地下條件巖樣動靜參數(shù)特征，因此主要介紹每組中圍壓加至60 MPa樣品的加載路徑。首先以0.05 MPa/s速率加載圍壓，待圍壓加至20 MPa時開始加載孔壓，加載速率為0.2 MPa/s，待孔壓加至10 MPa時停止加載并保持恒定。圍壓持續(xù)加載并加至60 MPa時保持恒定，然后加載軸壓，加載速率為3.6×10-3s-1，待加載至試樣破壞，承載力出現(xiàn)急劇降低時試驗結束。

2應力-應變曲線特征

單軸條件下膏泥巖樣品基本呈現(xiàn)線彈性變形，脆性破壞，而三軸條件下(85℃)應力-應變曲線特征如圖1所示?？v軸為軸向差應力(σ1-σ3，或稱軸壓。其中σ1為軸向應力，σ2、σ3為有效圍壓，σ2=σ3=50 MPa)，橫軸為應變，ε1為軸向應變，ε2和ε3為環(huán)向應變，ε2=ε3，εv為體積應變。三軸條件下巖樣呈現(xiàn)彈-塑性變形，起始壓密段位于起始點至A(對應εv的A’)段內(nèi)，壓密特征并不顯著，曲線從起始點至B點呈線彈性變化特征，為ε1變化的第①個階段。其他幾個階段分別為：②B至C(對應εv的B’至C’)，非線性穩(wěn)定延展階段。由A’至B’向外延伸至M，曲線εv從B’開始向左偏離直線B’M，此時同一軸壓下外延直線上對應的體積應變與εv上對應的體積應變之差可以作為巖石擴容的量度，因此巖樣從B或B’點就開始發(fā)生擴容。曲線發(fā)生偏離的主要原因為隨著軸壓的升高，巖樣內(nèi)部微裂隙及孔隙進一步穩(wěn)定延展及變形。③C至D(對應εv的C’至D’)，非線性非穩(wěn)定延展及破壞階段。C’點為體積應變的最大值，哈德利認為該點對應的軸壓可使剪切面產(chǎn)生滑移[12]，同時C’為應變率的分界點，由于εv=ε1-2ε2，由圖中變化規(guī)律可知C’之前軸向應變率>環(huán)向應變率，C’之后軸向應變率<環(huán)向應變率，該變化階段巖樣內(nèi)部復雜微裂隙及孔隙進一步擴展、變形并產(chǎn)生一定剪裂滑移，軸向變形呈現(xiàn)較明顯的延性特征，環(huán)向應變加大。該樣品硬石膏的體積分數(shù)為90%，體積應變在E點開始出現(xiàn)負值；對于硬石膏體積分數(shù)<50%的樣品，試驗中未出現(xiàn)E點及負值，表明對于泥質(zhì)來說，軸向應變對體積應變的貢獻更大。④D之后(對應εv的D’之后)，峰后應力銳減階段。

圖1　應力-應變曲線特征Fig.1　Curve characteristics of stress and strain

圖2　時間-應變曲線特征Fig.2　Curve characteristics of time and strain

3時間-應變曲線特征

三軸模擬地層條件下巖樣時間-應變曲線如圖2，環(huán)向應變?nèi)〗^對值，有效圍壓為50 MPa，溫度85℃，該樣品硬石膏的體積分數(shù)為55%，泥質(zhì)的體積分數(shù)為35%，取較高軸向差應力(約為171 MPa)時間段時間-應變曲線(圖2)進行分析。觀察ε1曲線可以發(fā)現(xiàn)應變率(斜率)大致可以分為3個階段：第一個階段從起始到A，應變率比較低。由于是在較高軸向差應力條件下，所以應變起伏變化不是很明顯，一般在常溫常壓較低軸向差應力下可觀察到較大的起始應變率，隨后出現(xiàn)不斷降低的趨勢。第二個階段從A到B，B為軸向差應力最大值點，該階段應變率為一較穩(wěn)定的定值。第三個階段從B到最后，應變率比較高，并呈現(xiàn)加速應變的趨勢。環(huán)向應變與軸向應變類似，表明巖樣橫向上膨脹剪裂速率逐漸加快，最終導致破壞，巖樣體積應變變化幅度較小。

4組分含量對膏泥巖應力-應變的影響

4.1對應力-應變曲線的影響

分析組分對膏泥巖樣品(表1)應力應變影響如圖3，其中每個樣品都結束于偏應力最大值點，超過該點應力開始跌落。首先對相同樣品間對比可以發(fā)現(xiàn)軸向應變與偏應力之間的線性關系要優(yōu)于環(huán)向應力與偏應力，且后者應力、應變變化相對滯后。這主要是因為軸向應變的產(chǎn)生直接受控于軸壓，而環(huán)向應變的產(chǎn)生間接受控于軸壓，應力在巖石內(nèi)部復雜細觀構造間不斷分解傳播，最終與圍壓共同作用下影響環(huán)向應變。

表1　樣品信息及測試結果

圖3　偏應力-應變分析圖Fig.3　Analysis diagram of deviatoric stress and strain

結合表1可以看出，隨著硬石膏含量的增加，三軸抗壓強度、彈性模量和泊松比大致都呈增大的趨勢。本次試驗溫度為85℃，一般認為該溫度不會使硬石膏產(chǎn)生弱化或滑移系[9]。對比T-6.4和T-26.1樣品軸向及環(huán)向應力-應變曲線特征可以看出，在較高偏應力條件下T-26.1會首先弱化，對于T-30.10和T-31.5樣品，T-31.5會首先弱化，首先弱化的均為硬石膏含量相對較低的樣品，因此對于膏泥巖來說，硬石膏含量的增加會使巖樣的弱化延遲。但通過對圖3偏應力和環(huán)向應變變化關系可以看出，硬石膏含量高的巖樣在到達偏應力最大值之前應變延性段較長，因此，在地層條件下一般認為高溫會使巖石中礦物原子和離子等粒子被激發(fā)[13]，產(chǎn)生時間較長的蠕變行為；而本文中膏泥巖在高應力條件下，礦物顆粒具有巨大能量，也會產(chǎn)生時間較長的蠕變行為，一旦被激發(fā)則微小的變形可能會產(chǎn)生巨大的額外應力[14]。

圖4　塑性應變比例Fig.4　Ratio of plastic strain

4.2組分對屈服應力的影響

屈服應力指巖樣壓縮中應變隨應力增加呈現(xiàn)急劇增加的點，通過對11個樣品三軸條件下軸向應力-應變曲線進行分析，膏泥巖屈服應力大致出現(xiàn)在45%和79%水平處(圖4)，泥質(zhì)含量高(體積分數(shù)>50%)的樣品強度較低，主要含黏土成分，屈服較早。越過該點便進入下一階段塑性應變階段，直至最高強度及最終破壞。作硬石膏含量與屈服點之后塑性應變占比圖(圖4)，可以看出屈服應力越大，之后塑性應變比例越小。不同樣品硬石膏含量相差較大，但屈服水平為0.45時，塑性應變比例大致在80%～90%；屈服水平為0.79時，塑性應變比例大致在40%～70%。隨著硬石膏含量的增加，巖石三軸強度逐漸升高，屈服時間相對滯后，從而使不同組分試樣塑性應變比例變化范圍不大。

圖5　偏應力對靜態(tài)楊氏模量及泊松比的影響Fig.5　Influence of deviatoric stress on the static Young’s modulus and the Poisson’s ratio

5力學參數(shù)特征

5.1靜態(tài)力學參數(shù)

5.1.1靜態(tài)楊氏模量與泊松比

高有效圍壓(50 MPa)下偏應力對膏泥巖楊氏模量和泊松比的影響如圖5，起初楊氏模量隨著偏應力的增加而迅速降低，對應起始壓密段；隨后楊氏模量出現(xiàn)小段起伏，但整體隨著偏應力的增加而逐漸減小，表明膏泥巖在較高應力條件下逐漸發(fā)生塑性形變；最后段楊氏模量降低速率加快，表明高軸向應力逐漸超過了巖樣的承受能力，巖樣內(nèi)部出現(xiàn)剪裂滑移，最終導致破壞。在有效圍壓為50 MPa條件下，泊松比隨著偏應力的增加呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，對于起始較高的泊松比，由于只有幾個點所以不具代表性。泊松比具有離散型，因此會出現(xiàn)起伏[15]，且泊松比為環(huán)向應變與軸向應變的比值，因此泊松比逐漸增長表明環(huán)向應變相對軸向應變而言增長幅度更大；特別在最后高偏應力階段，泊松比呈現(xiàn)大幅度增長的趨勢，表明膏泥巖樣品在高應力條件下易發(fā)生擴容蠕變。

5.1.2膏泥巖抗剪強度參數(shù)

通過膏泥巖抗壓強度和有效圍壓之間的線性關系可以確定巖石抗剪強度參數(shù)——內(nèi)聚力(C)和內(nèi)摩擦角(θ)，最終結果如表2，試驗中所取巖樣較為完整，測試結果與實際地層條件下的力學參數(shù)具有一定差別[16]。通過平均值可以看出，硬石膏含量高、泥質(zhì)含量相對低的樣品內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角都相對高一些，其中內(nèi)聚力尤為明顯。硬石膏體積分數(shù)>50%巖樣的內(nèi)聚力比硬石膏體積分數(shù)<50%的巖樣高約35.7%，內(nèi)摩擦角高約10.2%，表明硬石膏能提高膏泥巖抗剪切破壞的能力。該分析結果與前面組分含量對應力應變特征分析結果相對應。但該結論與一些文獻中[5,8～10,17]所描述的深層膏質(zhì)泥巖或含泥、含鹽的膏巖具有較大蠕變性之間具有一定差異，主要是溫度和成分等因素不同造成的。文中的膏泥巖主要成分為無水CaSO4和泥質(zhì)，其余成分較少(不含流變性強的NaCl成分)，且地層溫度較低，因而巖石內(nèi)各礦物成分物理化學性質(zhì)較穩(wěn)定。

對研究區(qū)目的層膏泥巖段統(tǒng)計，其中5口井采用常規(guī)套管(外徑250.83 mm)，固井質(zhì)量良好—優(yōu)秀，鉆井液密度適當提至1.55～1.75 g/cm3即可保持井徑規(guī)則，防止擴徑或蠕變。當使用高強度套管(外徑265.13 mm)時，鉆井液密度提至1.71～1.8 g/cm3,無擴徑現(xiàn)象。對于另外4口井中的鹽巖層段(NaCl)，采用常規(guī)套管，固井良好，將鉆井液密度提至1.7～1.75 g/cm3，下套管11～45天后出現(xiàn)套管變形，采用高強度套管的12口井鹽巖段無變形。以上表明膏泥巖層物理力學性質(zhì)相對鹽巖層來說更為穩(wěn)定，可以采取一定措施防止其蠕變的發(fā)生。

表2　膏泥巖抗剪參數(shù)測試結果

5.2動態(tài)力學參數(shù)

5.2.1動態(tài)楊氏模量與泊松比

動態(tài)楊氏模量和泊松比由波速計算獲得

(1)

μ=0.5(vP2-2vS2)/(vP2-vS2)

(2)

式中：E為楊氏模量(GPa)；ρ為巖石密度(g/cm3)；vP與vS分別為縱波和橫波的速度(m/s)；μ為泊松比。

試驗中隨著有效圍壓的增加巖樣不斷壓實，表現(xiàn)為縱橫波速度逐漸增加。通過統(tǒng)計：對于硬石膏體積分數(shù)<50%的樣品，常溫常壓下vP和vS平均值分別為3 836m/s和 2 300m/s，高應力(有效圍壓50MPa，85℃)條件下，vP和vS平均值分別為4 278m/s和2 562m/s，漲幅分別為11.5%和11.4%；對于硬石膏體積分數(shù)>50%的樣品，常溫常壓下vP和vS平均值分別為5 637m/s和3 082m/s；高應力條件下，vP和vS平均值分別為5 826m/s和3 214m/s，漲幅分別為3.4%和4.3%，這主要是由于硬石膏具有致密(ρ>2.9 g/cm3)、極低孔特征，而泥質(zhì)的壓實變化較大，因此當硬石膏含量較大時波速更大且隨有效圍壓增加增幅較小。最終計算的楊氏模量隨著波速的增加而增加，硬石膏體積分數(shù)<50%時常溫常壓下楊氏模量平均值為31.3 GPa，高應力條件下平均值為38.8 GPa，漲幅24%；硬石膏體積分數(shù)>50%時常溫常壓下楊氏模量平均值為64.5 GPa，高應力條件下平均值為69.7 GPa，漲幅8.1%。泊松比具有離散性，變化范圍大致在0.17～0.3，變異系數(shù)為22%，高硬石膏含量巖樣泊松比略高一些。將高應力條件下膏泥巖動靜力學參數(shù)[18]進行擬合如圖6，隨著成分不同呈現(xiàn)分區(qū)性，但對整體進行擬合效果很好，表明不同成分巖樣服從統(tǒng)一變化規(guī)律。

圖6　動態(tài)與靜態(tài)楊氏模量、泊松比擬合Fig.6　Fitting of dynamic and static Young’s modulus and Poisson’s ratio

5.2.2動態(tài)抗剪強度參數(shù)

(3)

(4)

式中：C為內(nèi)聚力；μd為動泊松比；wsh為泥質(zhì)質(zhì)量分數(shù)；ΔtP為縱波時差；θ為內(nèi)摩擦角；a、b、A、B為常數(shù)，通過試驗結果擬合獲取。

圖7　內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角模型計算值與實測值關系Fig.7　Relationship of model calculated values and measured values of cohesion and internal friction angle

對于內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角采用的動態(tài)解釋模型如式(3)和(4)，其中內(nèi)聚力計算模型為Bruce和Coates在1981年的研究成果，內(nèi)摩擦角計算模型為石油大學研究人員(1996)基于大量試驗基礎上得出的。通過非線性最小二乘法進行擬合，上式中a、b、A、B分別為2.38、26.6、-5 851.33、-621.98。將上述模型計算的膏泥巖抗剪強度參數(shù)與三軸靜態(tài)實測值進行擬合(圖7)，可以看出高應力條件下兩者相差不大且具有較好的線性對應關系，靜態(tài)內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角代表了膏泥巖抗剪切破壞的能力，根據(jù)該轉(zhuǎn)換關系可以通過聲波等參數(shù)的計算最終獲得膏泥巖靜態(tài)抗剪強度參數(shù)，從而為地下深層或高應力地區(qū)膏泥巖力學性質(zhì)、工程安全設計及應力場模擬等提供參考。

6結 論

a.高應力條件下膏泥巖應力-應變曲線大致分為4個階段，時間和軸向應變曲線大致分為3個階段，時間和環(huán)向應變曲線與之類似。

b.硬石膏含量增加能提高巖樣的強度、模量及泊松比，同時延緩巖石的弱化，但在高應力系統(tǒng)條件下巖樣具有較為明顯的蠕變擴容特征；樣品間組分相對含量差異較大，但屈服應力點之后塑性應變比例差異不大。

c.較高有效圍壓(50 MPa)條件下，楊氏模量隨著偏應力的增加而降低，泊松比隨著偏應力的增加而增加；膏泥巖樣品在高應力條件下易發(fā)生擴容蠕變，但硬石膏體積分數(shù)>50%樣品內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角比硬石膏體積分數(shù)<50%樣品分別高35.7%和10.2%，表明硬石膏相對泥質(zhì)而言能提高膏泥巖抗剪切破壞的能力。

d.根據(jù)聲波計算的膏泥巖力學參數(shù)與靜力學參數(shù)類似，高應力條件下硬石膏含量高的樣品其動力學參數(shù)值也相對大一些，不同成分膏泥巖樣品具有統(tǒng)一的線性變化規(guī)律。

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[第一作者] 石砥石(1969-),男,博士,教授級高工,主要從事油氣地質(zhì)綜合勘探工作, E-mail:shidishi419@163.com。

Experimental analysis of cream mudstone dynamic-static

mechanical properties under condition of high stress

ZHANG Jun1, ZHOU Wen2, LI Shuang-gui1, SHAN Yu-ming2,

YIN Shuai3, XIE Run-cheng2, ZHENG Lian-hui2

1.EngineeringResearchInstitute,NorthwestOilfieldCompany,SINOPEC,Urumqi830011,China;

2.CollegeofEnergyResource,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

3.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China

Abstract:Based on the sampling of cream mudstone layer and mechanics experiment, this paper analyses the characteristics of stress and strain. The results show that the cream mudstone stress-strain curve is roughly divided into four phases under the condition of high stress and the time-strain curve is roughly divided into three stages. The anhydrite content can improve the strength, modulus, and Poisson’s ratio, and delay the weakening of rock, but under the condition of high axial differential stress, the rock sample has more obvious expansion and creep characteristics. Under the high effective confining pressure (50 MPa), Young’s modulus decreases with the increase of the deviator stress and Poisson’s ratio increases with the increase of the deviator stress increases. The cohesion and internal friction angle of samples in which anhydrite content is >50% are >35.7% and 10.2% respectively than that of the anhydrite content <50% samples. This show that anhydrite can improve the ability of rock to resist the shear failure. The character of the cream mudstone static mechanical parameters is similar to that of the dynamic mechanical parameters. The study of the stress-strain characteristics of the cream mudstone under the condition of high stress has great implication for the deep analysis of the creep expansion characteristics of the cream mudstone，the safe design of underground engineering, and the simulation of the stress field of underground, etc.

Key words:high stress; cream mudstone; stress; strain; deviatoric stress; shear strength; mechanical parameter

[基金項目]“十二五”國家重大科技專項(2011ZX05006)。

[收稿日期]2014-11-09。

[文章編號]1671-9727(2015)06-0673-10

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.06.05

[文獻標志碼][分類號] TU458.3 A