裂紋擴展及合理布錨的試驗研究.pdf

1、巖石、混凝土、陶瓷和玻璃常常分布著大量的裂紋等缺陷，這些缺陷在荷載作用下造成裂紋的孕育、萌生、擴展和貫通，導(dǎo)致介質(zhì)的強度和剛度降低。開展含有裂紋缺陷的巖石破壞過程研究，對評價巖石以及巖石工程的安全狀態(tài)，了解巖土工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及采取合理的支護措施，都具有重要的理論意義和工程價值。 經(jīng)典斷裂力學(xué)的研究只涉及裂紋尖端引起應(yīng)力集中所導(dǎo)致的裂紋擴展問題，在研究非均質(zhì)介質(zhì)中的裂紋擴展遇到數(shù)學(xué)上的困難，對于極不均勻性的巖石介質(zhì)的裂紋擴展問

2、題更難通過解析理論進行準確的描述。非均質(zhì)裂紋擴展的數(shù)值計算方法雖然得以實現(xiàn)，但是模擬的效果和實際情況還有較大差異，物理試驗方法仍然是解決裂紋擴展等問題的強有力工具之一。本文結(jié)合數(shù)值試驗和物理試驗開展了以下研究工作： 1.利用東北大學(xué)研制開發(fā)的軟件RFPA<'2D>進行數(shù)值計算，對二維條件下雁行裂紋在不同相對分布情況進行了數(shù)值模擬；只變化裂紋內(nèi)端點距離，得到雁行裂紋不同分布對試樣強度的影響以及破壞模式臨界值。 2．試驗大量

3、不同配比水泥砂漿材料，測試材料抗壓強度、抗拉強度、泊松比、彈性模量，尋找到了脆性較好模擬巖石的砂漿材料。 3．利用試驗成功的材料，制作出了含預(yù)置裂紋砂漿材料試件．利用電液伺服試驗機和聲發(fā)射設(shè)備，研究了不同傾角的內(nèi)置單橢圓裂紋的破壞規(guī)律及裂紋角度對材料強度的影響。 4．在45度傾角的單橢圓裂紋擴展規(guī)律的研究基礎(chǔ)上，對45度單橢圓裂紋試件進行加錨，加錨角度分為垂直裂紋和與裂紋成45度夾角，加錨位置在裂紋中部和兩端。研究了單軸