层状岩体断裂破坏特殊现象及机制分析

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1、第25卷增2岩石力学与工程学报Vol.25Supp.22006年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2006层状岩体断裂破坏特殊现象及机制分析111121黎立云，宁海龙，刘志宝，佘云龙，刘大安，付敬辉(1.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083；2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029)摘要：对某水电站左岸边坡层状泥岩进行了强度试验研究，同时对裂纹垂直于层面及平行于层面这两种基本情形也进行了断裂试验研究。由于此层状岩体在强度方面表现出明显的正

2、交各向异性，导致其在裂纹扩展方面表现出明显的特殊性，如I型及I–II复合型裂纹的剪切起裂扩展，锯齿状的裂纹扩展路径等等。此外，通过断裂力学及有限元方法对破坏机制进行了论证分析。由计算所得的KI和KII数值解，得到了裂纹垂直于层面时此泥板岩的临界断裂曲线。通过试验及理论探讨，为裂纹与层面斜交这一工程普遍情形的分析提供了基础，所得相关结论及临界断裂曲线也可为层状岩体边坡工程的结构面相关参数取值提供依据。关键词：岩石力学；层状岩体；强度破坏；裂纹扩展；特殊现象；数值计算中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2

3、006)增2–3933–06SPECIALPHENOMENAOFFRACTUREANDMECHANISMANALYSISOFLAYEREDROCKMASS111121LILiyun，NINGHailong，LIUZhibao，SHEYunlong，LIUDa′an，FUJinghui(1.SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；2.InstituteofGeologyandGeoph

4、ysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)Abstract：Thestrengthexperimentalinvestigationsonlayeredmudrockmasshavebeenconducted.Forthetwobasicsituationswherethecrackisverticaltolayeredrockmassandparalleltolayers，theexperimentalstudiesoncrackfractureinitiationi

5、nthelayeredrockmasshavebeencarriedout.Duetotheobviousorthogonalaeolotropyinstrength，thelayeredrockmassdisplaysobviousparticularitiesincrackfractureinitiation，forexample，theshearexpandinginpuremodelIandmixedmodelI–IIcracktips，windingpropagationroutes.Inaddition，thefra

6、cturemechanismhasbeenanalyzedusingfracturemechanicsandfiniteelementmethod.ThecriticalfracturecurvewhencracksareverticaltothelayeredrockmasshasalsobeenobtainedbyusingnumericalvaluesKIandKII.Theexperimentalresearchandthetheoreticaldiscussionmayprovideafoundationfortheu

7、sualsituationanalysiswhencracksareinclinedtolayeredrockmass.Theresultsandthecriticalfracturecurvecanprovidereferencestolayeredrockmassslopeprojects.Keywords：rockmechanics；layeredrockmass；strengthfailure；fracturepropagation；specialphenomenon；numericalcalculation构性很强的岩

8、体，材料性能表现为各向异性，在强1引言度方面，显示出与均匀材料很不相同的特性。有关层状岩体力学性能研究的论文较少，在国内，早期[1]层状岩体是工程中大量遇到的岩体，是一种结有鲜学福和潭学术对层状岩体的宏观力学性能作收稿日期：2005–10–13；修回日期：200