不同張開度裂紋擴展的模型試驗研究.pdf

1、由于構造應力場的長期作用,巖石不是均質的,而是由許多節(jié)理、裂紋、斷層、滑動面等構成的非均質各向異性結構體。根據(jù)國內外的研究并結合工程實踐可知,含裂紋巖體的失穩(wěn)和破壞都是通過巖體內部裂紋的張開、擴展而產(chǎn)生的貫通滑移面所引起的。因此通過在類巖石材料試樣中預制原始裂紋進行相似模型試驗研究有重要的工程指導意義。很多學者對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度對裂紋起裂、擴展、貫通以及巖體破壞的影響。本文為了探究裂紋張

2、開度對裂紋起裂應力、起裂模式、擴展路徑、貫通模式以及巖體強度和應力應變的影響,主要做了以下工作并取得了相應成果:
　?、俳Y合實驗目的及實驗條件,進行了實驗方案的設計。確定試樣尺寸并制作模具,設置了三種原始裂紋張開度,分別為0.5mm、1mm、2mm,同時設置五種不同的裂紋空間分布。利用HG100K高速動態(tài)分析系統(tǒng)對試樣加載過程進行圖像采集,并記錄了裂紋起裂、擴展、貫通的整個過程。利用CMT5504電子萬能試驗機對試樣進行單軸壓縮,

3、通過微機系統(tǒng)獲得了相應的試驗數(shù)據(jù)。
　?、谛律鸭y類型主要有翼形裂紋、次生共面裂紋和次生傾斜裂紋三種。裂紋張開度對裂紋起裂模式的影響表現(xiàn)為:隨著裂紋張開度的增大,其新生裂紋類型增多,新生裂紋的數(shù)量也隨之增加。裂紋張開度不變時,裂紋傾角對裂紋起裂模式的影響表現(xiàn)為:隨著裂紋傾角的增大,其新生裂紋類型增多。
　?、哿鸭y張開度對裂紋貫通模式的影響主要有三種情況:隨著裂紋張開度的增大,1)試樣的破壞逐漸由單純的剪切破壞轉變?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,裂紋張開度對其幾乎沒有影響。裂紋張開度相同時,裂紋傾角對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變?yōu)榧羟衅茐摹?br>　?、芰鸭y張開度對試樣力學特性有較明顯影響,即隨著張開度的增加:試樣的峰值強度逐漸減小;試樣的起裂應力逐漸增大,試樣在峰值強