不同張開(kāi)度裂紋擴(kuò)展的模型試驗(yàn)研究.pdf

1、由于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的長(zhǎng)期作用,巖石不是均質(zhì)的,而是由許多節(jié)理、裂紋、斷層、滑動(dòng)面等構(gòu)成的非均質(zhì)各向異性結(jié)構(gòu)體。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究并結(jié)合工程實(shí)踐可知,含裂紋巖體的失穩(wěn)和破壞都是通過(guò)巖體內(nèi)部裂紋的張開(kāi)、擴(kuò)展而產(chǎn)生的貫通滑移面所引起的。因此通過(guò)在類(lèi)巖石材料試樣中預(yù)制原始裂紋進(jìn)行相似模型試驗(yàn)研究有重要的工程指導(dǎo)意義。很多學(xué)者對(duì)含兩根不同空間分布裂紋試樣的研究做了很多工作,但并未考慮裂紋張開(kāi)度對(duì)裂紋起裂、擴(kuò)展、貫通以及巖體破壞的影響。本文為了探究裂紋張

2、開(kāi)度對(duì)裂紋起裂應(yīng)力、起裂模式、擴(kuò)展路徑、貫通模式以及巖體強(qiáng)度和應(yīng)力應(yīng)變的影響,主要做了以下工作并取得了相應(yīng)成果:
　　①結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。確定試樣尺寸并制作模具,設(shè)置了三種原始裂紋張開(kāi)度,分別為0.5mm、1mm、2mm,同時(shí)設(shè)置五種不同的裂紋空間分布。利用HG100K高速動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)對(duì)試樣加載過(guò)程進(jìn)行圖像采集,并記錄了裂紋起裂、擴(kuò)展、貫通的整個(gè)過(guò)程。利用CMT5504電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行單軸壓縮,

3、通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)獲得了相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　?、谛律鸭y類(lèi)型主要有翼形裂紋、次生共面裂紋和次生傾斜裂紋三種。裂紋張開(kāi)度對(duì)裂紋起裂模式的影響表現(xiàn)為:隨著裂紋張開(kāi)度的增大,其新生裂紋類(lèi)型增多,新生裂紋的數(shù)量也隨之增加。裂紋張開(kāi)度不變時(shí),裂紋傾角對(duì)裂紋起裂模式的影響表現(xiàn)為:隨著裂紋傾角的增大,其新生裂紋類(lèi)型增多。
　?、哿鸭y張開(kāi)度對(duì)裂紋貫通模式的影響主要有三種情況:隨著裂紋張開(kāi)度的增大,1)試樣的破壞逐漸由單純的剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓮埨茐?/p>

4、面和剪切破壞面貫通所致的破壞;2)試樣的破壞逐漸由翼形裂紋和次生傾斜裂紋貫通破壞轉(zhuǎn)變?yōu)橐硇瘟鸭y和次生共面裂紋貫通破壞;3)而在翼形裂紋相互搭接貫通的張拉破壞模式下,裂紋張開(kāi)度對(duì)其幾乎沒(méi)有影響。裂紋張開(kāi)度相同時(shí),裂紋傾角對(duì)裂紋貫通模式的影響表現(xiàn)為:試樣的破壞逐漸由翼形裂紋和次生傾斜裂紋貫通破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐摹?br>　　④裂紋張開(kāi)度對(duì)試樣力學(xué)特性有較明顯影響,即隨著張開(kāi)度的增加:試樣的峰值強(qiáng)度逐漸減小;試樣的起裂應(yīng)力逐漸增大,試樣在峰值強(qiáng)