层状千枚岩三点弯曲试验的断裂破坏分析

为研究层状千枚岩的断裂破坏规律,通过加工0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°共7种不同层理倾角的中心直切槽半圆盘试样,开展室内三点弯曲试验,分析了不同层理倾角Ⅰ型断裂韧度及断裂破坏模式,并基于声发射系统,分析了不同层理倾角层状千枚岩断裂破坏过程的声发射响应特性。结果表明:层理倾角由0°~90°的变化过程中,Ⅰ型断裂韧度逐渐增大,峰值载荷及峰值位移也呈增大趋势;层理倾角为0°时,发生张拉破坏,为15°~45°时,剪切破坏占主导,为60°~90°时,张拉破坏占主导;不同层理倾角层状千枚岩断裂破坏过程声发射响应,在临近破坏荷载时,瞬时振铃信号均明显比较活跃。

层状千枚岩的断裂特性

采用中心直切槽半圆盘层状岩样测试了层状千枚岩的断裂性能,并基于黏结单元建立了层状岩石的有限元数值计算模型,系统研究了层理倾角、层理强度、层理间距及切缝倾角等参数对层状千枚岩断裂特性的影响。结果表明:当层理倾角在0°~90°范围内时,Ⅰ型断裂韧度逐渐增大,峰值载荷和峰值位移也呈增大趋势;层理倾角为零时,发生张拉破坏。层理倾角在15°~45°时,剪切破坏占主导;层理倾角在60°~90°时,张拉破坏占主导。层理倾角为零时,破坏模式受层理强度影响较小;层理倾角分别为15°和30°时,随着层理强度增大,试样由剪切破坏向拉-剪耦合破坏演化;层理倾角在45°~90°时,试样均呈现拉-剪耦合破坏,且随着层理强度增大,试样有向拉伸破坏为主演化的趋势。层理间距较小时,裂纹呈沿层–穿层阶梯状扩展趋势明显;切缝倾角较大时,裂纹穿层扩展趋势明显。