应变速率对红砂岩预制隙裂贯通破坏的影响

为了探究应变速率对节理岩体裂纹扩展形态和贯通破坏的影响,提出在室内制作含裂隙的红砂岩试样,采用不同加载速率进行单轴加载试验,观察裂隙起裂、贯通、破坏的全过程,并在物理试验基础上利用数值分析软件对结果进行分析和验证。结果表明:随着加载速率的增加,试样的峰值强度增加,试样发生应力强度跌落时的应变也有一定的增长;裂隙的扩展方式不局限于沿着试件高度方向开展,有部分裂隙发生横向方向的扩展和贯通,导致试样逐渐从局部破坏形式向整体破坏形式发展;裂隙强度在单轴加载时伴随裂隙倾角和加载速率的增加而变大,裂隙贯通强度对裂隙倾角的变化更敏感。

不同应变速率下双裂隙红砂岩力学特征试验研究

节理岩体在外力扰动下的失稳破坏往往对工程产生较大影响。为探究应变速率对节理裂隙岩体力学特征的影响,室内采用不同加载速率对含两条预制裂隙的红砂岩试样进行单轴加载试验,在此基础上利用数值分析软件进行模拟和分析,并对试验结果进行验证。试验结果表明:在不同加载速率下,含预制双裂隙红砂岩破坏过程大致相同;随着加载速率的增加,试样的峰值强度增加,试样发生应力强度跌落时的应变也有一定的增长;随着加载速率的增加,在预制裂隙两端萌生的裂隙数量逐渐增多,裂隙的扩展方向更多样,扩展的距离也更远,导致试样逐渐从局部破坏形式向整体破坏形势发展。利用FLAC3D软件数值分析得到,随着加载速率的增加,单轴压缩荷载作用产生的塑性区范围变大。

双节理裂隙砂岩裂纹扩展特性试验分析

依据尺寸为100mm×30mm×200mm的双节理裂隙长方体红砂岩试样单轴压缩下的试验结果,分析了双裂隙红砂岩裂纹扩展的特性,得到了双节理裂隙红砂岩应力-应变曲线及其与裂纹产生的相应关系,分析了不同的节理裂隙倾角及其作用下相应的双节理裂隙红砂岩试样不同的破坏过程。试验证明,在存在双裂隙的情况下,试样力学参数较完整试样显著减小,并且减小程度与裂隙的倾斜角度密切相关。随着裂隙倾角的增大,双裂隙红砂岩试样峰值强度增大,弹性模量逐渐增加,而且为非线性变化的关系。完整试样呈轴向劈裂脆性破坏,而双裂隙试样初始裂纹在裂隙的尖端附近首先产生,裂纹的延长最终导致红砂岩试样的失稳破坏。最后探讨了双裂隙试样裂纹产生的微观机制:在应力的不断提高过程中,颗粒间粘结应力消失,形成应力集中区,在裂隙尖端附近产生微裂纹,微裂纹汇集形成宏观裂纹。