透明脆性巖石相似材料內(nèi)置三維裂紋擴展試驗研究.pdf

1、巖石是一種含有大量裂隙、孔洞等缺陷的非勻質(zhì)材料，這些缺陷在自然及人為因素作用下起裂、擴展、相互貫通對巖體的破壞模式和力學特性產(chǎn)生重要影響，使得巖體強度降低，剛度變小，嚴重的甚至會引發(fā)工程地質(zhì)災(zāi)害，如巖爆、塌方、滑坡等。因此，研究含裂隙巖體的破壞機制問題一直是工程地質(zhì)界關(guān)注的熱點問題。在以往的研究中，大多將其簡化為平面應(yīng)力或平面應(yīng)變問題，但本質(zhì)上來說，無論是裂紋還是巖石本身都具有三維特性，簡化的研究方法將導致很多重要的三維裂紋擴展信息丟失

2、。所以，開展巖石類脆性材料中三維裂紋的擴展、貫通機制的試驗研究對巖體工程的設(shè)計、施工等具有深遠的意義。
　　在真實巖石材料中預(yù)制具有一定幾何分布規(guī)律的三維裂紋是十分困難的工作，國內(nèi)外學者通常采用相似材料來模擬巖石類脆性材料中三維裂紋的擴展規(guī)律。相似材料首先要與巖石材料滿足一定的相似準則，其次要便于試驗時觀察裂紋在試樣內(nèi)部的擴展演化過程。鑒于以上問題，本文采用環(huán)氧樹脂和松香制作試樣，橢圓形薄云母片作為預(yù)置裂隙，并在低溫冷凍條件下進行

3、單軸壓縮試驗，研究三維裂紋的擴展、貫通規(guī)律，具體工作及主要成果如下：
　?、傺兄瞥隽舜嘈远攘己玫耐该鞔嘈詭r石相似材料，在低溫下對材料進行單軸壓縮試驗，材料的破壞與真實巖石一致的典型脆性劈裂破壞。
　　②根據(jù)試驗?zāi)康脑敿毥榻B含裂紋試樣的設(shè)計和制作工藝，對試驗時涉及到的儀器設(shè)備進行分析介紹，以便進行試驗操作和試驗數(shù)據(jù)的采集分析。
　?、垩芯亢S單裂紋試樣在單軸壓縮條件下裂紋擴展機制，分析裂紋傾角對裂紋起裂、擴展模式及強度

4、變化規(guī)律的影響。與單軸壓縮條件下二維單裂紋擴展相比，三維裂紋的擴展過程要復(fù)雜得多，一些次生裂紋，如花斑狀裂紋等僅在三維裂紋的擴展中才能被觀測到。
　　④研究含兩條三維平行裂紋試樣在單軸壓縮條件下裂紋擴展、貫通機制，分析裂紋傾角、巖橋角對裂紋起裂、擴展、貫通模式及強度變化規(guī)律的影響。
　　⑤研究含三條三維平行裂紋試樣在單軸壓縮條件下裂紋擴展、貫通機制，分析不同裂隙傾角，巖橋角下預(yù)制裂紋的擴展、貫通模式及其強度變化規(guī)律，并分析對