预制裂隙岩材料单轴压缩断裂研究

"单轴压缩下预制2条贯通裂隙类岩材料断裂行为 (2012年) - 中南大学学报(自然科学版), Vol.43 No.7, July 2012" 该研究主要探讨了在单轴压缩条件下，含有预制2条贯通裂隙的类岩石材料的断裂行为。实验利用伺服控制单轴加载试验机，通过对试件进行压缩测试，以了解裂隙倾角、裂隙面摩擦因数等因素对材料破坏的影响。研究基于滑动裂纹模型理论，这是一种用于分析裂纹扩展和材料破坏的理论模型，它认为裂纹相对错动的有效剪力与裂隙倾角α和裂隙面的摩擦因数f密切相关。 实验结果显示，裂隙试件的破坏模式与裂隙倾角和岩桥倾角有显著关联。具体来说，存在以下三种破坏模式： 1. 单裂隙微裂纹贯通破坏：当裂隙倾角适宜时，微裂纹会先在一条裂隙中形成并扩展，最终导致整个试件破坏。 2. 预制裂隙贯通破坏：如果裂隙倾角较大，裂隙可能会直接贯穿试件，不经过微裂纹阶段。 3. 无微裂纹发育的脆性破坏：当裂隙和岩桥的角度不利于微裂纹形成时，材料会以脆性的方式直接破裂。 此外，预制裂隙发生贯通破坏时，受岩桥区受力特征的影响，破坏模式可以分为拉伸破坏、剪切破坏和拉剪复合破坏。这三种模式反映了岩桥区颗粒体破坏形态的变化： 1. 拉伸破坏：岩桥区颗粒体没有明显的摩擦痕迹，表现为无摩擦状态。 2. 剪切破坏：颗粒体显示出完全摩擦的特征，表明存在强烈的剪切作用。 3. 拉剪复合破坏：介于拉伸和剪切之间，颗粒体部分区域表现出摩擦痕迹。 这些发现对于理解和预测含有裂隙的岩石在工程应用中的行为至关重要，例如地下工程、地质灾害评估和隧道建设等。通过深入理解裂隙岩体的力学特性，可以更准确地评估结构稳定性，从而采取适当的工程措施来增强安全性。此外，研究还提供了对类岩石材料破坏机制的理论支持，有助于未来在材料模拟和损伤预测方面的发展。