预制孔洞-裂隙缺陷砂岩力学试验研究

"孔洞-裂隙组合型缺陷砂岩力学特性试验研究" 本文是关于砂岩力学特性的一项实验研究，重点关注含有预制孔洞-裂隙组合型缺陷的砂岩在单轴压缩条件下的表现。研究团队在板状砂岩样本中预先设置了圆孔和裂隙，通过室内单轴压缩试验，探讨了裂隙倾角α和裂隙长度b对砂岩强度和变形特性以及破裂演进过程的影响。 首先，实验结果显示，与完整的砂岩相比，含有组合型缺陷的砂岩其承载能力显著降低，这种劣化程度与预制缺陷的几何形状有着密切关系。这意味着，砂岩的力学性能会因内部的孔洞和裂隙的存在而大幅下降，且缺陷的形状和大小直接影响其性能。 其次，随着裂隙倾角α的增大，试样的峰值强度、平均模量和割线模量呈现出逐渐减小的趋势。这表明，裂隙的角度对砂岩的稳定性和刚性有显著影响，更倾斜的裂隙可能导致更大的强度损失。 特别地，当裂隙倾角为45°时，裂隙长度b的增加会进一步降低试样的峰值强度、峰值应变、平均模量和割线模量。这揭示了在特定角度下，裂隙的扩展对砂岩整体力学性能的削弱作用更为显著。 此外，研究还发现，砂岩的起裂形式与裂隙倾角α有直接联系。在0°至60°的裂隙倾角范围内，初始破坏主要表现为预制裂隙尖端的拉伸裂纹破坏，而当裂隙倾角达到90°时，破坏模式转变为圆孔孔壁的片帮破坏。这表明裂隙的方位可以改变砂岩破坏的模式和路径。 这项研究对于理解地质结构中存在孔洞和裂隙的砂岩在受压情况下的行为具有重要意义，为矿产开采、隧道建设等地下工程提供了理论依据，有助于预测和控制因岩石缺陷导致的工程风险。同时，也为未来更深入的岩石力学模型建立和材料破坏机理研究提供了实验数据支持。