复杂应力下非贯通节理岩体裂纹扩展方向的精确判定

本文主要探讨了非贯通单节理岩体裂纹扩展方向的研究，这是理解岩桥破坏机制以及评估岩体抗剪强度参数的关键问题。作者首先从断裂力学的角度出发，推导出复杂应力条件下的裂纹尖端应力分布函数，将节理岩体中的扩展裂纹分为张拉裂纹和剪切裂纹两种类型。 对于张拉裂纹，研究者基于Griffith破坏判据，提出了一种计算张拉裂纹扩展方向（张裂角）的新方法。张裂角的计算公式考虑了岩石在不同应力状态下的响应，这在单向拉应力作用下表现为裂纹倾向于最大主应力方向，且张裂纹与最大主应力之间的夹角通常小于15°。然而，在双向拉应力作用下，随着微裂纹倾角的变化，张裂纹会表现出远离最大主应力的趋势。 另一方面，对于剪切裂纹，基于Mohr-Coulomb判据，作者也提出了计算剪裂纹扩展方向（剪裂角）的公式，但文中指出，剪裂角的扩展方向需要更多的实验验证来确认其准确性。 研究通过对比新提出的判据与其他已知判据的结果，证明了新方法在判断张拉裂纹扩展方向上的有效性，但对剪裂角的判断仍需进一步的实证支持。此外，针对单轴压缩情况，文中观察到张裂角随裂纹倾角增大而减小，而张裂角与剪裂角之和的动态变化趋势是先减小后增加。 这项研究对于岩体工程稳定性评估、岩体破碎力学、地下结构设计以及灾害预防等领域具有实际应用价值，尤其是在煤田地质与勘探领域，了解非贯通单节理岩体的裂纹扩展行为有助于提高工程设计的精度和安全性。