脆性材料中三維張開型十字交叉裂隙擴(kuò)展機(jī)理的試驗(yàn)研究.pdf

1、地下深部巖體蘊(yùn)含著大量的三維裂隙和孔隙等缺陷，外部荷載擾動(dòng)造成了巖體內(nèi)裂紋的萌生、擴(kuò)展至斷裂貫通破壞。裂隙效應(yīng)的存在會(huì)使得巖體整體強(qiáng)度降低，影響剛度，變形等力學(xué)特性。由此引發(fā)眾多工程災(zāi)害，如地下硐室中巖爆、塌方，邊坡的滑塌，壩基中的深度裂縫。目前為止，雖然國內(nèi)外學(xué)者積極投身于裂隙巖體斷裂損傷機(jī)制的研究，但巖體中三維裂隙的擴(kuò)展機(jī)理的斷裂試驗(yàn)研究仍處于探索階段，并且試驗(yàn)研究成果多集中于三維單裂隙或單裂隙組的斷裂機(jī)制，對(duì)于復(fù)雜形式裂隙的擴(kuò)展和

2、裂隙組的擴(kuò)展、貫通模式卻少有研究。
　　本文針對(duì)類巖石材料試樣中三維內(nèi)置十字交叉裂隙和雙組十字交叉裂隙的斷裂試驗(yàn)研究，探討巖體中復(fù)雜形式的裂隙的擴(kuò)展機(jī)理，推動(dòng)裂隙巖體斷裂損傷機(jī)理深入發(fā)展。將所做的主要成果歸納如下：
　?、倬C述國內(nèi)外關(guān)于裂隙巖體斷裂理論與試驗(yàn)的研究現(xiàn)狀，概括巖石中三維單裂隙的起裂、擴(kuò)展機(jī)制和多裂隙組擴(kuò)展、貫通機(jī)理研究的新進(jìn)展；參閱斷裂理論的基礎(chǔ)上，明確本文斷裂試驗(yàn)研究的目的和方案。
　?、诒疚氖且韵嗨撇?/p>

3、料模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)，而對(duì)于類巖石材料的選擇問題，既要滿足巖石脆性特征，又便于清晰觀測(cè)裂紋擴(kuò)展的整個(gè)過程。采用透明的有機(jī)玻璃材料(PMMA)，低溫呈脆性。對(duì)比選擇好冷凍溫度和時(shí)間，以求試樣能夠表現(xiàn)更好的脆性特征。
　?、蹎屋S壓縮加載條件下，對(duì)內(nèi)含傾角不同(α=15°，30°，45°，60°，75°)的五種單組十字交叉裂隙試樣進(jìn)行斷裂試驗(yàn)，詳盡描述裂紋的三維擴(kuò)展過程?？偨Y(jié)新生裂紋主要類型有包裹型翼裂紋，魚鱗狀、花瓣?duì)詈拓悮畲紊鸭y等。

4、
　　④根據(jù)裂紋的擴(kuò)展特征，分析單組十字交叉裂隙試樣的起裂模式，擴(kuò)展模式和破壞模式，量測(cè)翼裂紋擴(kuò)展的幾何參數(shù)。交叉裂隙的擴(kuò)展模式遠(yuǎn)比單根裂隙的擴(kuò)展形式要復(fù)雜的多。
　?、萁⒁砹鸭y起裂角的理論值預(yù)測(cè)模型，與試驗(yàn)測(cè)量值對(duì)比，總結(jié)翼裂紋起裂角與預(yù)置裂隙傾角的關(guān)系，即隨著單裂隙傾角的增大，其尖端翼裂紋起裂初始角度逐漸減小。
　?、迒屋S壓縮加載條件下，對(duì)傾角(α=30°，45°，60°)與裂隙未連通率(c=-10，0，10)，