预制裂隙岩石材料单轴压缩实验与数值模拟对比研究

该篇论文《单轴压缩条件下预制裂隙类岩石材料实验研究》发表于2013年的《湖南科技大学学报（自然科学版）》，由郑文翔、赵延林和王敏等人共同完成。研究旨在探讨裂隙类岩石在单轴压缩条件下的力学性质及其裂纹扩展规律。作者们通过预埋铁片技术制作了具有不同裂纹数量和角度的试样，这些试样随后在RYL-600剪切流变仪上进行单轴加载，加载过程中利用数码相机记录了裂纹的发展过程，包括起裂、扩展和贯穿阶段。 研究的重点在于60°×18条裂隙的岩石材料。实验结果显示，其轴向应力-轴向位移曲线呈现出三次明显的应力跌落阶段，这表明在单轴压缩下，岩石材料经历了三个关键的力学响应阶段。通过对实验录像的观察，研究人员将裂纹扩展划分为三个不同的阶段，这有助于深入理解岩石在受压时的动态行为。 为了进一步验证实验结果，作者们还使用FLAC3D数值模拟软件对同样类型的60°×18条裂隙材料进行了模拟研究。数值模拟不仅提供了加载过程中的轴向应力-轴向位移曲线，还给出了模型破坏切片图，这些数据揭示了材料的破坏方式和模式。数值模拟与物理实验的结果对比显示出良好的一致性，证明了这种方法的有效性。 论文的关键点包括断裂力学的应用、类岩石材料的研究、单轴压缩试验以及理论与实验结果的对比分析。断裂力学在这里被用来分析岩体的强度和裂纹行为，而类岩石材料的实验则为现场岩体破坏过程的理解提供了实用且经济的方法。Griffith的双轴压缩裂纹扩展准则在此得到了扩展和验证，同时Brace和Bombolskis的工作也为单轴压缩条件下的岩石力学特性提供了参考依据。 这篇论文对于岩石力学、断裂力学、工程实践以及数值模拟技术都有着重要的理论和应用价值，对于理解和预测岩体在单轴压缩条件下的行为，以及优化地质结构稳定性等方面的研究具有重要意义。