真三轴试验下的岩石破裂演化：实时CT扫描研究

"基于实时CT扫描的岩石真三轴条件下三维破裂演化规律-论文" 这篇论文主要探讨了在真三轴应力环境下，通过实时CT扫描技术研究岩石内部裂隙扩展和三维破裂演化的规律。真三轴试验是地质力学研究中的一个重要方法，它可以模拟地壳中复杂应力状态对岩石的影响，对于理解地下岩体工程稳定性以及矿产资源安全开采至关重要。 研究人员开发了一套创新的试验设备，这套设备能与CT扫描系统协同工作，其关键部件如竖向加载系统、横向加载系统和真三轴压力室都采用了新型碳纤维材料，确保X射线能穿透设备，实现在真实三轴应力条件下的CT实时扫描。通过这套设备，研究人员进行了不同应力条件下的完整岩石和含裂隙岩石加载实验，并记录了岩石的应力-应变曲线。 实验结果显示，在真三轴应力（TTT）条件下，岩石内部裂纹的形态比在单向压缩CT扫描（CTT）条件下更为简单，通常表现为沿着第二主应力方向（σ2）发展的平面裂纹。这表明在真三轴应力作用下，岩石内部裂隙有明确的扩展方向。此外，当裂隙沿σ2或σ3方向存在时，岩石内部会形成不同的裂纹模式。在某些情况下，裂纹会沿预制裂纹的边缘发展，而在其他情况下，裂纹则可能垂直于预制裂隙，形成复杂的裂纹网络，导致预制裂隙发生挤压破坏。 通过对所有工况下的裂纹倾角分析，发现在真三轴应力下，裂纹的扩展方向高度集中，几乎都与σ2方向平行，这揭示了中间主应力对岩石内部裂纹扩展方向的决定性影响。岩石内部裂隙的发育过程明显受到中间主应力方向的强烈引导。 总结来说，这项研究通过实时CT扫描技术，深入揭示了真三轴应力环境下岩石裂隙扩展的三维特性，强调了主应力方向在裂隙形成和演化中的重要作用，为地下岩体工程稳定性和矿产资源的安全开采提供了理论依据。这一研究方法和技术对于未来岩石力学研究和工程实践具有重要的参考价值。