岩石破坏试验总结

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1、预制裂纹方向与大小对岩石破坏及强度影响的试验总结试验一：含预制裂纹的脆性岩石单轴压缩下渐进性破坏过程的试验研究1、实验人员周建超，贾纯驰，吕建国(中国地质大学（北京）工程技术学院，北京100083)2、实验目的对含预制裂纹的花岗岩进行单轴压缩试验研究预制裂纹倾角对脆性岩石渐进性破坏过程的影响3、实验方法实验试样取自福建，岩石种类为花岗岩。试样的预制裂纹制作过程为：首先用高压水枪在试样中心穿一个孔径为2m的圆孔，再用金刚石线锯，以小孔为中心点在试样上进行切割，加工出一条长度为20mm裂隙面间距为0.26mm的预制裂纹根据预制裂隙面与加载方向的夹角不同，分别加工出倾角0°、15°、30°、45°

2、、60°、75°、90°为七组，每组3个试样试样的上下端面经过研磨加工，保证2个加载面之间的不平行度不超过0.05mm，端面垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25°。因花岗岩本身颜色较为复杂，造成对裂纹扩展的观察记录不便，故将试样外表面漆成亚光黑色。利用电液伺服万能材料试验机对试样进行加压试验，加载速率为0.2Mpa/s，通过数码摄像机对试验过程中试样表面的裂纹扩展情况进行实时记录。在试样上粘贴应变片，分别记录轴向和径向应变。4、实验结论(1)脆性岩石单轴压缩破坏过程包含5个阶段：裂纹压密闭合阶段、弹性阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹加速扩展阶段和峰后阶段，其中，裂纹压密阶段并不一定存在，相关脆

3、性岩石的应力-应变曲线展现了3个重要的应力水平：裂纹起始应力，不稳定裂纹生长应力即裂纹加速扩展应力，峰值强度岩石。(2)预制裂纹倾角大小对应力门槛值的影响是显著的，预制裂纹倾角越大，则及越高且预制裂纹倾角变化对及的影响较为稳定，而对的影响则比较复杂，这可能与预制裂纹两裂隙面间的相互作用力有关。因此，裂纹加速扩展应力更能反映岩石本身的材料特质。(3)预制裂纹倾角<45°时，由应变片记录的径向应变有明显的压缩阶段，并且这种压缩趋势随着预制裂纹倾角的上升迅速减小消失。(4)穿透型裂纹以翼裂纹扩展形式为主进行扩展，预制裂纹倾角大小对裂纹扩展方式有显著影响。倾角越小，以预制裂纹为扩展中心的裂纹数目越多

4、，特别的，由岩石本身内部结构所决定的内摩擦角对裂纹的扩展方式亦有决定性作用。(5)目前岩石实验所得出的实验数据均具有很大的局限性，大多只能表现表面和局部的变化然而岩石的很多损伤是发生在内部的，虽然应变片可以比较精确传输出岩石在受压过程中的应变变化，但受粘贴位置及粘贴点数的限制，所测得实验数据只能代表局部的变化过程，并不能很好的反映试样整体的变化过程，更无法给出岩石体上某点的应力状态。试验二：基于高速摄影的单预制裂纹大理岩加卸载试验1、实验人员宋彦琦，李名，王晓，李小瑞，付小龙（1、中国矿业大学(北京)理学院，北京1000832、中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京1000833、中海

5、油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300452）1、实验目的研究裂纹缺陷对岩石材料强度、变形特性以及断口走向的影响。3、实验方法为了对比大理岩在加、卸载下，岩石的基本力学性质以及裂隙扩展、贯通过程，得到相关参数和试件的破坏过程。本实验采用了如下3种实验方案：a)单轴加载：轴压以0.004mm/s的速率加载,直至试件破坏。b）双轴加载:先侧压和轴压以0.004mm/s的速率同时加载至20Mpa,然后轴压以0.004mm/s的速率继续加载至试件破坏。c）卸载破坏先侧压和轴压以0.004mm/s的速率同时加载至20Mpa，轴压以0.004mm/s的速率继续加载至略高于单轴强度锁定轴向位移侧

6、向荷载以0.8Mpa/s的速率卸载,使试件发生破坏。加卸载的过程中用高速相机记录试件在最后5s的破坏过程，高速相机的拍摄速度为1万张/s4、实验结论1、根据载荷-位移曲线，卸载试件的轴向破坏荷载低于单轴加载试件和双轴加载试件。即卸载时，大理岩的破坏强度偏低，卸载过程中的变形斜率高于加载过程。试验现象上，对于预制裂纹大理石试件，破坏前很长一段时间在预制裂纹尖端就开始有损伤和微裂纹的孕育和发展，正是预制裂纹尖端新裂纹的产生和充分扩展最终导致了岩石的破坏，但在加载曲线上不会产生明显的响应。2、在不同荷载条件下，新裂纹的起裂和扩展方向有所差异，大致可以分为翼型裂纹、次生共面裂纹、次生倾斜裂纹和其他方

7、向裂纹，其中次生倾斜裂纹在3种加载条件下都为主裂纹，产生于与预制裂纹面夹角-100°至-130°区域。且新产生的裂纹多以裂纹带的形式出现。3、对于本试验的3种加载方案下的试件裂纹尖端最大环向拉应力方向与预制裂纹尖端都成90°。剪应力存在3个极值方向分别与原裂纹面夹角约-115°、20°、135°。以上4个角度为由拉应力和剪应力导致裂纹的理论角度，试验中的翼型裂纹角度与理论值中的90°，次生倾斜裂纹角度与理论值