不同張開度裂紋擴(kuò)展的模型試驗(yàn)研究.pdf

1、由于構(gòu)造應(yīng)力場的長期作用,巖石不是均質(zhì)的,而是由許多節(jié)理、裂紋、斷層、滑動面等構(gòu)成的非均質(zhì)各向異性結(jié)構(gòu)體。根據(jù)國內(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)和破壞都是通過巖體內(nèi)部裂紋的張開、擴(kuò)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(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(kuò)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(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高速動態(tài)分析系統(tǒng)對試樣加載過程進(jìn)行圖像采集,并記錄了裂紋起裂、擴(kuò)展、貫通的整個(gè)過程。利用CMT5504電子萬能試驗(yàn)機(jī)對試樣進(jìn)行單軸壓縮,

3、通過微機(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(shí),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(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,裂紋張開度對其幾乎沒有影響。裂紋張開度相同時(shí),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(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐摹?br>　　④裂紋張開度對試樣力學(xué)特性有較明顯影響,即隨著張開度的增加: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)