压缩荷载下泥岩裂缝演化规律的CT试验研究

《压缩荷载下泥岩裂缝演化规律的CT试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第36卷第6期岩土力学Vol.36No.62015年6月RockandSoilMechanicsJun.2015DOI：10.16285/j.rsm.2015.06.009压缩荷载下泥岩裂缝演化规律的CT试验研究11,211王传洋，杨春和，衡帅，冒海军（1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071；2.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆400044）摘要：裂缝的演化与空间展布规律是影响泥岩盖层密闭效果的关键因素。为研究泥岩失稳破坏过程中裂纹的萌生、扩展和汇集贯通等演化规律，针对龙马溪组泥岩进行了单轴压缩下的同步CT扫描试验，通过裂纹面

2、积的变化特征及裂纹结构的分形特性，探讨了不同加载水平下裂纹的演化规律，从细观尺度揭示了泥岩裂纹演化与宏观变形特性的关系。研究结果表明：泥岩CT图像灰度频率及裂纹面积的变化均可反映裂纹的演化特征。荷载水平（即当前荷载与峰值荷载之比）为0～20%时，裂纹面积迅速增加，裂纹开始萌生，但由于受到闭合效应的抑制，相对并不活跃；荷载水平（当前荷载与峰值荷载之比）为20%～65%时，裂纹面积变化不大，裂纹萌生效应和闭合效应同时进行，且作用大致相抵，泥岩进入稳定承压阶段；荷载水平为65%～85%时，裂纹面积陡然增加，裂纹进入扩展及汇集贯通阶段，而荷载水平为65%时的突然跳跃，表明裂纹从萌生闭合到扩展过

3、渡具有突发性和瞬时性。随着荷载的继续增加，泥岩内部结构呈复杂化、混乱化的变化趋势，且裂纹从外向内逐渐贯通。裂纹分形维数呈现的增长―下降―再增长―再下降的波状变化规律，是裂纹萌生、闭合、扩展和归并等相互转化的结果。关键词：泥岩；裂缝演化；CT扫描；裂纹面积；分形维数中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：1000－7598(2015)06－1591－08CTtestforevolutionofmudstonefracturesundercompressiveload11,211WANGChuan-yang，YANGChun-he，HENGShuai，MAOHai-jun（1.Sta

4、teKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan,Hubei430071,China;2.StateKeyLaboratoryforCoalMineDisasterDynamicsandControl,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China）Abstract:Theevolutionandspatialdistributionoffracturesareke

5、yfactorsinthesealabilityofmudstonecaprock.Toinvestigatetheevolutionofcrackinitiation,propagation,coalescenceduringtheprocessofdeformationandfailureformudstone,uniaxialcompressiontestandreal-timeCTscanninghavebeencarriedoutformudstonespecimensofLongmaxiFormation.Thecrackevolutionunderdifferentloa

6、dlevelsisdiscussed;andtherelationshipbetweencrackevolutionandmacroscopicdeformationisrevealedfromthemesoscopicscalebasedonthevariationsofcrackareaandfractalcharacteristicsofcrackstructure.Theresultsshowthat:theevolutionofmudstonecrackscanbereflectedwiththechangesofgreyfrequencyandcrackarea.Whent

7、heloadappliedonthespecimenisatalevelof0-20%,eventhoughcrackareaincreasesrapidly,crackinitiationisnotactiveduetotheclosingeffectofcracksincompressionprocess.Whentheloadreachesalevelof20%-65%,crackareachangeslittleowingtothege