雙軸壓縮下多裂紋體類巖石材料破壞試驗與分形研究.pdf

1、在工程中巖體的失穩(wěn)破壞過程實(shí)質(zhì)就是巖體中的裂隙在工程擾動下的萌生、擴(kuò)展、及貫通的過程；大量的巖體工程實(shí)踐表明，巖體的失穩(wěn)破壞與其巖體中裂隙的分布形式及所處周圍的應(yīng)力環(huán)境等因素相關(guān)，因此研究裂隙巖體的變形、破壞規(guī)律及貫通模式具有重要的意義。本文以預(yù)制多裂紋體類巖石試件，在雙軸壓縮下裂紋的擴(kuò)展及試件破壞特性來進(jìn)行分析，本文主要內(nèi)容如下：
　　（1）制備出120組裂紋傾角為30°、45°、60°及裂紋條數(shù)為10、15、20、25和30條

2、的多裂紋體類巖石試件通過巖石剪切流變儀進(jìn)行雙軸壓縮，實(shí)現(xiàn)不同試件在側(cè)向應(yīng)力（0.5Mpa、1.0Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa）條件下的加載試驗；記錄并描述實(shí)驗過程中試件的裂紋擴(kuò)展情況。
　　（2）得到試件的軸向應(yīng)力—應(yīng)變曲線關(guān)系，曲線呈現(xiàn)S型，試件裂紋歷經(jīng)閉合階段、彈性變形階段、裂紋的萌生和擴(kuò)展（或試件局部變形）、應(yīng)變軟化階段；在不同的側(cè)向壓力與裂紋條數(shù)對其試件軸向峰值強(qiáng)度影響較明顯，裂紋條數(shù)的增多，其峰值強(qiáng)度有明顯的減??；

3、隨著側(cè)向壓力的增加，峰值強(qiáng)度增加；裂紋傾角為30°~45°比傾角為60°的峰值強(qiáng)度表現(xiàn)要低。
　　（3）進(jìn)一步分析在試件裂紋條數(shù)遞增時，試件的破壞形式由翼形拉裂紋逐漸發(fā)展到翼形拉裂紋與次生剪切裂紋的復(fù)合型破壞；不同側(cè)向壓力對其貫通模式的影響主要表現(xiàn)為，隨著側(cè)向壓應(yīng)力的增加，貫通模式呈現(xiàn)由翼形裂紋的擴(kuò)展與翼形裂紋+軸向次生剪切裂紋演化為翼形裂紋+軸向和橫向次生剪切裂紋；當(dāng)側(cè)向壓力為0.5Mpa，試件大致貫通發(fā)生在試件的局部，以翼形裂

4、紋+軸向次生剪切裂紋為主；當(dāng)側(cè)向壓力增至2.0Mpa，不同的裂紋傾角，多裂紋體的破壞形式沿原生裂紋傾斜方向的翼形裂紋呈斜對角貫通破壞。
　?。?）通過不同多裂紋體試件在不同側(cè)向壓力下的雙軸加載試驗，試件破壞過程的裂紋擴(kuò)展程度，采用盒子法測量試件破壞過程中不同應(yīng)力點(diǎn)試件裂紋的分形維數(shù)，分析試件在破壞過程的分形維數(shù)變化趨勢；分析其結(jié)果，試件的破壞程度越高，其相關(guān)性越好，試件的分形維數(shù)呈現(xiàn)出增大的趨勢；試件裂紋擴(kuò)展分布程度高，越密集，其