岩石三维表面微裂隙扩展试验及数值模拟研究

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1、山东科技大学硕士学位论文摘要隙在应力达到试件峰值强度的20％左右时，并且在试件破坏之前，翼裂纹一般扩展到预置裂隙半径的1．6倍就基本停止，试件的破坏是由反翼裂纹扩展导致的。(7)对岩桥长度为10mm的双裂隙模型进行数值计算，发现模型的两个单一裂隙的扩展与单裂隙模型类似，只是压碎区出现后的自相似扩展裂纹逐渐发育最后在应力达到峰值强度的95％左右贯通整个岩桥，随后反翼裂纹及自相似裂纹的扩展导致了试件的破坏。在此过程中，翼裂纹的最大扩展长度约为预置裂隙半径的1．2倍左右。(8)通过上述研究，可以看出预置微裂隙在试件表面的扩展总是由裂隙尖端的压碎区开始，而后翼裂纹出现，反翼裂纹的出

2、现总是晚于翼裂纹的出现。深入研究岩石三维表面微裂隙的扩展演化规律，对于岩土学科的发展就十分重要的理论意义。同时，本文的研究成果也可应用于各类水利、土建等工程中，具有十分重要的现实意义。关键词：表面微裂隙，单裂隙，双裂隙，单轴压缩，裂纹扩展，数值模拟AbstractTheoreticalanalysis，experimentalresearchandnumericalsimulationmethodswereusedinthispaper．Onthebasisofpreviousstudies，wemadein-depthanalysisondamageofrockmater

3、ialsandstudytheconstitutivemodelinrockmaterialundertheinfluenceofthedamagedload．Forthefirsttime，wecarvedsmallmicrocracksinlargeredsandstonespecimen(60mmx60mmx120mm)anduniaxialcompressiontestonmicrocracksspecimenscontainingpresetsingle，doublefractureofsurface．Whiledefinitioncameraonthemicro

4、—crackssurroundingareaandthenCTscansontheredsandstonespecimenwhichwasloadedintothepeakintensity，extractemphasisCTlongitudinalscanimagesaroundmicrofissurearea．Finally,establishedthecomputationalmodelcontainingapresetsingleanddoublewithfractureuseANSYSsoftwareanduseFLAC一3Dcomputingplatformto

5、simulatecrackpropagationtoobtainthree—dimensionalsurfaceofthegeneralrule．Itincludesthefollowingstudiesandresults：(1)Maderockperformancetestsontheintactrockspecimenstoobtainuniaxialcompressivestrengthofredsandstonespecimensandothermechanicalparameters，andthenmakedifferentsizes，specification

6、spresetmicro—cracksontheredsandstonespecimen．(2)Takeuniaxialcompressiontestsonsinglefracture(fissureangleof15。-75。．adiameterof10mm，openingwidth1．0mm)specimenscontainingdifferentanglemicrocracksandfoundthatwhentheangle150to300,thespecimenpeakintensitydecreases，30。atthelowestintensity,contin

7、uestoincreaseastheanglepeakintensityincreasesbyleapsandbounds，tothemaximumintensityat45。,andthenfollowedbyaslowdecrease．Inthespecimensurface，wingcracksextensiongraduallyweakenedbythedominanceandanti—wingcracksgraduallydominatewithincreasingangle．Destructionofs