單軸壓縮下三維槽型裂紋擴展和連接過程的相似模型試驗研究.pdf

1、在巖石力學的研究中，關于巖體內原生裂隙的啟裂、擴展、連接及貫通特性一直是研究的熱點與難點。對于三維裂隙巖體問題的研究，以往通常進行了二維簡化，并在試驗與數(shù)值模擬等方面都取得了較為系統(tǒng)的研究成果。但通過二維簡化模型并不能全面描述多裂紋擴展與貫通過程的三維信息。為此，本文旨在通過三維裂紋相似模型試驗，研究三維裂紋擴展、連接、貫通的機理及裂隙巖體的損傷斷裂特性，研究結果可在巖體工程的設計、施工和穩(wěn)定性分析等方面作為一定參考。
　　為直觀

2、、清晰地觀察三維裂紋的擴展、連接和貫通現(xiàn)象，選擇了透明性良好的有機玻璃材料（PMMA）。另外，PMMA在-50℃低溫下具有類似于巖石的脆性特征。為更好描述試驗現(xiàn)象，對單軸壓縮條件下幾種新生裂紋的相關特征進行了統(tǒng)一定義，包括：翼裂紋（包裹式與劈裂式）、花瓣狀裂紋、貝殼狀裂紋等。本文依次設計了一根、兩根、四根裂紋布置方式，且裂紋按不同角度及外端距進行布置，本文的主要結論如下：
　?、賹嶒炦^程中主要觀察到了三類裂紋：翼裂紋（包裹式與劈裂

3、式）、花斑狀裂紋、貝殼狀裂紋。
　?、谌S裂紋的啟裂基本都出現(xiàn)在預制裂紋尖端，首先出現(xiàn)翼型裂紋，傾角較小時，裂紋啟裂方向垂直于預制裂紋面；傾角較大時，啟裂方向逐漸向豎直方向靠近。
　?、哿鸭y的擴展形態(tài)主要受預制裂紋傾角大小的控制，A、B、C三組試樣都呈現(xiàn)這一規(guī)律，30°布置時呈包裹式擴展，45°、60°及90°布置時呈劈裂式擴展。
　　④隨著傾角增大，試件的峰值強度逐漸降低；45°布置下，最容易出現(xiàn)啟裂與擴展現(xiàn)象；裂紋