岩石i 型断裂韧度测试方法研究进展

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1、2O09年第23卷第3期测试技术学报V01．23No．32OO9(总第75期)JouRNALoFTEsTANDMEASuREMENTTEcHN0LoGY(SumNo．75)文章编号：1671—7449(20¨。9)O3一O189一O8岩石I型断裂韧度测试方法研究进展崔振东，刘大安，安光明，周苗(1．中国科学院地质与地球物理研究所中科院工程地质力学重点实验室，北京10OO29；2．中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京1O0O83)摘要：岩石断裂韧度测试方法研究是准确获取岩石断裂韧度值的重要前提，也是进行岩石

2、断裂力学理论和应用探索的重要途径．本文综述了国内外岩石I型断裂韧度测试方法，着重介绍了美国材料与测试协会(AsTM)和国际岩石力学协会(ISRM)提出的建议测试方法及其研究进展；对比了不同测试方法获得的岩石I型断裂韧度值之间的差异，并分析了产生这种差异的原因；指出了岩石断裂韧度测试方法中有待于进一步研究的问题．关键词：岩石I型断裂韧度；测试方法；比较与修正；研究进展中图分类号：TB16；TD315文献标识码：AResearchPr0gressinM0de—IFractureT0ughnessTesting

3、Meth0dsf0rR0cksCUIZhendong，IIUDaan，ANGuangming，ZHoUMiao(1．KeyLaboratoryofGeo—mechanics，InstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing1OOO29，China；2．SchoolofMechanicsandCiv订Engineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing1OOO83，Ch

4、ina)Abstract：Researchonrockfracturetoughnesstestingmethodsisnotonlyanimportantpreconditiontoobtainaccuraterockfracturetoughnessvalues，butalsoakeywaytoexploretherockfracturemechanicstheoryandapplication．Existingtestingmethodsofrockmode—Ifracturetoughnessar

5、esummarized．TheresearchsituationandprogressofASTMandISRMsuggestingtestingmethodsarespecifica¨yintroduced，thenthevariancesofmode—IfracturetoughnessvaluesderiVedfromsuggestedmethodsareinvestigatedandthereasonsforthatvariancewereanalyzed．FinaUysomeproblemswh

6、ichneedtobefurtherstudiedintherockfracturetoughnesstestingmethodsarepointedout．Keyw0rds：mode—Ifracturetoughnessofrock；testingmethod；comparisonandcalibration；researchprOgress0引言岩石断裂力学是在借鉴金属材料断裂力学理论的基础上发展起来的新兴边缘学科．它以岩石断裂韧*收稿日期：2oo8一O9—23基金项目：国家自然科学基金资助项目(4O

7、472145)；国家973资助项目(2OO6cB7O5802)作者简介：崔振东(1981一)，男，博士生，主要从事工程地质与岩石断裂力学研究．19O测试技术学报2009年第3期度为基本参数，以岩石材料裂纹起裂及扩展过程为研究内容，以探究岩石材料断裂机理为研究目标．Griffith(1921)和Irwin(1957)把材料中的缺陷简化成椭圆形的裂纹，并根据经典力学提出了裂纹扩展准则和应力强度因子、断裂韧度等基本概念，形成了断裂力学l】]．20世纪70年代，在研究材料强度问题中，岩石力学研究者借鉴断裂力学的一

8、些方法和原理来研究岩石的破坏特性，岩石断裂力学兴起．此后经过几十年的发展，岩石断裂力学在土木工程、采矿工程、边坡工程、水利水电工程、地下工程、核废料处置等领域都有广泛的应用前景．例如，在对岩石的钻井、开挖、爆破、切割等工程活动中，都可以运用岩石断裂力学的原理、方法与技术分析岩石结构的强度、稳定性和破裂等问题．另外，把岩石断裂力学理论有效地应用于岩体工程领域相关岩体坍塌失稳，裂隙扩展的研究当中，有助于很好地解决岩体工程方面的相关