目前,各项重大的工程项目诸如南水北调工程、三峡开发工程、西气东输以及青藏铁路工程等都进行了大面积的岩土开挖,且随着开挖深度的不断增加,工程中涉及到的软岩也逐渐增多,围岩支护问题和软岩流变现象更加突出,这些都给施工人员和施工设备带来了巨大的安全隐患。所以,针对于软岩的研究刻不容缓。孔隙率作为影响岩石水理、热学性质及力学性质的重要指标,具有很大的研究价值。开挖深度的加大,使得地质环境更加复杂,同时也增加了取样成本,若仍完全采用真实岩石作为研究对象,显然不太实际。地质力学模型试验作为一种复杂工程问题的研究手段,它基于相似原理制作相似模型,通过对模型进行试验,可以为岩土工程更加深入的研究提供可能。本文基于国家自然科学基金面上项目“多场耦合深部软岩固流转化理论及能耗规律的研究”(51374134),经过对大量软岩相似材料试件进行各项物理力学试验来研究孔隙率对软岩相似材料破坏所产生的影响。本文所做的主要工作如下:基于地质力学模型试验相似原理,选择一定的几何相似比尺,对沉积岩中的页岩进行模拟。本文制备了一批具有五种不同孔隙率的软岩相似材料试件,并求得了一系列模型试验应当满足的参数范围。经过单轴压缩试验、巴西劈裂试验和三轴压缩试验验证了本文制备的五种不同孔隙率的软岩相似材料各项参数基本符合依据相似原理所求得的参数范围。通过以上三种试验,得到结论:软岩相似材料的单轴抗压强度、弹性模量、三轴抗压强度、抗拉强度、粘聚力和内摩擦角均随着孔隙率的增大而减小;软岩相似材料的泊松比随着孔隙率的增大而增大。对试件进行了反复加卸载试验,得到结论:随着孔隙率的增大,塑性滞回能逐渐变大,即试件在加卸载过程中以内部裂隙的闭合、材料的屈服、破坏、断裂、损伤以及裂隙面的滑移摩擦等形式而消散掉的能量增多。通过对五种不同孔隙率中的三种进行单轴及三轴蠕变试验,得到结论:三种不同孔隙率的软岩相似材料的蠕变曲线与真实岩石的蠕变曲线具有较好的相似性,大致可以分为三个阶段,即初始蠕变阶段,稳定蠕变阶段以及加速蠕变阶段;随着孔隙率的减小,破坏载荷的值逐渐增加,且轴向应变的值也逐渐增大。在三轴蠕变试验的基础上,利用ANSYS软件对软岩巷道进行蠕变分析,得到结论:随着孔隙率的增大,最终的蠕变值减小,且蠕变增量逐渐减小,蠕变趋于稳定。通过模拟后发现:巷道的顶板与底板的应变较为明显,证明可能发生顶板脱落与底鼓现象,与工程实际相吻合。