V型相交裂隙岩体力学特性与破坏模式研究

"该研究主要关注含V型相交裂隙岩体在力学特性、破坏模式以及能量耗散方面的特性。通过MTS815电液伺服控制试验机进行单轴压缩测试，分析了不同夹角V型裂隙对岩体应力-应变曲线、强度、变形特性、裂纹演化和破坏模式的影响。研究发现，裂隙的存在显著改变了岩体的力学行为，使得试件在早期就进入了裂纹扩展阶段，并表现出延性破坏特征。峰值应力、弹性模量和峰值应变均因裂隙而降低，且随裂隙夹角变化有特定趋势。破坏模式随着裂隙夹角的增加呈现出从张拉-剪切复合破坏到平行双斜面剪切破坏的演变。此外，相交裂隙试件的弹性应变能释放也是其破坏过程中的一个重要能量特征。" 在V型相交裂隙岩体的力学特性方面，研究揭示了以下关键点： 1. 应力-应变曲线：裂隙试件的应力-应变曲线在裂纹萌生和扩展阶段较完整试件更早，且在峰值前出现应力降，峰值后则呈现多阶段台阶状跌落，有时甚至缓慢下降，显示出延性破坏的迹象，而完整试件通常表现为快速的应力-应变曲线跌落。 2. 强度与变形特性：裂隙试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变都显著低于完整试件。峰值强度和弹性模量随裂隙夹角的增大先增大后减小，而轴向峰值应变则主要由裂隙夹角决定，总体上随夹角增大线性减小。 3. 裂纹演化与破坏模式：裂隙的存在彻底改变了岩体的破坏模式。随着裂隙夹角的增加，破坏模式从30°的台阶式张拉-剪切复合破坏，演变为60°的张拉-八字形剪切复合破坏，最后到90°的台阶式平行双斜面剪切破坏。在60°夹角时，试件的破坏模式具有加载方向的近似结构对称性。 4. 能量耗散：相交裂隙试件在单轴压缩破坏过程中释放的弹性应变能是其力学特性的重要组成部分，反映了能量在裂纹形成和扩展过程中的转化和释放。 这些发现对于理解含裂隙岩体在工程应用中的行为，如矿井开采、隧道掘进和边坡稳定性等方面具有重要意义。通过深入研究V型相交裂隙对岩体力学性质的影响，可以为工程设计提供更精确的预测和更有效的稳定策略。此外，对于类似的研究，如地应力分布、冲击危险评价、岩爆预测以及岩石裂隙扩展规律等，也有一定的参考价值。