單軸壓縮下三維槽型裂紋擴(kuò)展和連接過程的相似模型試驗(yàn)研究.pdf

1、在巖石力學(xué)的研究中，關(guān)于巖體內(nèi)原生裂隙的啟裂、擴(kuò)展、連接及貫通特性一直是研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。對(duì)于三維裂隙巖體問題的研究，以往通常進(jìn)行了二維簡(jiǎn)化，并在試驗(yàn)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(jiǎn)化模型并不能全面描述多裂紋擴(kuò)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(yàn)，研究三維裂紋擴(kuò)展、連接、貫通的機(jī)理及裂隙巖體的損傷斷裂特性，研究結(jié)果可在巖體工程的設(shè)計(jì)、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(kuò)展、連接和貫通現(xiàn)象，選擇了透明性良好的有機(jī)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(yàn)現(xiàn)象，對(duì)單軸壓縮條件下幾種新生裂紋的相關(guān)特征進(jìn)行了統(tǒng)一定義，包括：翼裂紋（包裹式與劈裂式）、花瓣?duì)盍鸭y、貝殼狀裂紋等。本文依次設(shè)計(jì)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(jìn)行布置，本文的主要結(jié)論如下：
　　①實(shí)驗(yàn)過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。
　　②三維裂紋的啟裂基本都出現(xiàn)在預(yù)制裂紋尖端，首先出現(xiàn)翼型裂紋，傾角較小時(shí)，裂紋啟裂方向垂直于預(yù)制裂紋面；傾角較大時(shí)，啟裂方向逐漸向豎直方向靠近。
　?、哿鸭y的擴(kuò)展形態(tài)主要受預(yù)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(shí)呈包裹式擴(kuò)展，45°、60°及90°布置時(shí)呈劈裂式擴(kuò)展。
　?、茈S著傾角增大，試件的峰值強(qiáng)度逐漸降低；45°布置下，最容易出現(xiàn)啟裂與擴(kuò)展現(xiàn)象；裂紋