预制裂纹类岩石材料的岩桥贯通特性研究

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1、摘要长期复杂的地质构造运动，导致工程岩体内部存在各种裂纹、节理、断层等缺陷。在外部荷载等因素作用下，岩体中的裂纹会继续产生、扩展、贯通，直至发生岩体失稳破坏。因此，深入研究岩体中裂纹的扩展模式、岩桥贯通特性及其强度变化规律具有重要的理论价值和工程意义。本文通过预制含有主、次两条裂纹的类岩石试件的单轴压缩试验，研究了裂纹几2D何尺寸和空间排布对岩桥贯通模式和岩体破坏过程力学性能的影响规律。基于RFPA软件，进一步分析了裂纹岩石破坏的力学性能和能量释放规律。具体研究内容和成果如下：（1）设计并制备了含有不同裂纹角度、裂纹长度和岩桥尺寸的主、次两条裂纹的类岩石试件42组，共计126个试件；采用

2、摄像机记录并总结了试件单轴压缩加载破坏过程中预制裂纹在尖端产生的新裂纹类型，发现翼裂纹、斜裂纹和共面裂纹三种类型；根据岩桥贯通路径数量和贯通位置，发现四种岩桥贯通模式，得到了裂纹几何尺寸和空间排布对岩桥贯通模式的影响规律。（2）基于试验系统采集的应力与应变数据，根据裂纹类岩石试件应力跌落、初裂强度、峰值强度分析了裂纹几何尺寸和空间排布对试件破坏力学性能的影响规律。得到了主裂纹对裂纹扩展和岩桥贯通起控制作用，次裂纹角度起辅助作用的一般规律，并根据试验结果给出了次裂纹影响系数的计算公式。（3）通过非接触视频测量仪，分析了裂纹岩体试件中主、次裂纹端部和中部的裂纹宽度变化和裂纹两侧结构面的剪切滑

3、动变化情况，得到了裂纹岩体的裂纹张开破坏模型和裂纹剪切滑动破坏模型。2D（4）基于RFPA软件，模拟了在单轴压缩荷载作用下，岩桥角度和主、次裂纹水平间距对裂纹岩体的破坏过程和能量释放的影响规律，得到了试件破坏过程的应力-应变曲线中应力跌落值与模拟声发射曲线呈正相关性的初步认识。2D关键词：主次裂纹，岩桥贯通，初裂强度，剪切应变，RFPAIAbstractThelongandcomplicatedgeologicaltectonicmovementleadstothedefectsofcracks,jointsandfaultsintheengineeringrockmass.Undert

4、heinfluenceofexternalloads,thecracksintherockmasswillcontinuetoproduce,expandandcoalescenceuntiltherockmassisdestabilized.Therefore,itisofgreattheoreticalvalueandengineeringsignificancetostudytheexpansionmodeofcracksinrockmassandthecharacteristicsofrockbridgecoalescenceanditsstrengthchangelaws.In

5、thispaper,throughprimaryandsecondarycracksprefabricatedcontaininginrock-likespecimenunderuniaxialcompressiontesttheinfluenceofcrackgeometrysizeandspatialdistributiononrockbridgecoalescencemodelandthemechanicalpropertiesofrockmassdestructionprocessisstudied.Themechanicalpropertiesandenergyreleasel

6、awsof2Dcrackrock-likedestructionwerefurtheranalyzedbasingonRFPAsoftware.Specificresearchcontentsandresultsareasfollows:(1)Rock-likespecimencontainingprimaryandsecondarycrackswithdifferentcrackangles,cracklengthandrockbridgesizearedesignedandprepared,thereare42groups,total126specimen;Thenewcrackty

7、pesofprefabricatedcracksinthedestructionprocessofspecimenunderuniaxialcompressionarerecordedandsummarizedbycameras,therearethreetypesofwingcrack,slantcrackandco-planecrack;Fourkindsofrockbridgecoalescencemodearefoundac