高轴向应力下围岩环状破裂模式及其影响因素

采用厚壁钢桶约束的含预制孔洞模型的轴向加载试验,研究在有围压高轴向应力条件下,洞壁围岩的环状破裂模式及其影响因素.试验结果表明:环状破裂是从洞壁剪切破坏带相互交割处开始,向远离洞壁方向开展的以拉为主的破裂,其在洞壁附近近似平行于洞壁临空面.对于近距离双洞隧道,由于两洞间应力场叠加强烈,在高轴向应力下,环状破裂将环绕两洞,呈椭圆形发展;当两洞距离较远,两洞间应力场叠加较弱时,环状破裂带将分别围绕单洞扩展.环状破裂的形成及破裂带间距与洞壁曲率、隧道断面尺寸和岩石材料非均匀性有关.

赫兹破裂:一种被忽视的构造

赫兹破裂在工程和材料领域一直备受关注,但其在地质学领域的应用还很少,远未像里德尔破裂那样熟知。从微观尺度到露头尺度,从板块尺度到行星尺度,赫兹破裂在自然界都广泛存在。赫兹破裂作为一种点接触破裂区别于常见的里德尔剪切破裂。它们均是自然界中特殊而又普遍发育的破裂形式,代表了不同的边界和应力条件。典型的赫兹破裂属于弹性变形范畴,由于点接触而在三维空间中形成特征的锥形破裂,在平面上则表现为放射状及环状破裂。在剖面上锥形破裂一般会出现一定角度的拐折,下段破裂与接触面的角度变大,是锥形破裂的典型特征之一。在地质学领域,赫兹破裂有着重要的指示意义,可以表征物质的韧性(toughness)、解释环状和放射状构造、解释锥状以及弧形破裂成因与样式、判断冰川以及断层的运动学特征、区分不同破裂机制形成的新月形构造等,也可以应用于恢复沉积环境以及判断成岩过程中或者构造变形过程中的古应力及其方向。板块碰撞过程中,在特定环境下也可形成赫兹破裂,因此该类型破裂将会有助于我们理解一些断层的成因、发展以及大陆的变形,同时为类地行星(卫星)表层的构造提供解释方案。

岩体间隔破裂机制及演化规律初探

在地壳岩层或岩土工程结构中,有一个非常重要的破裂现象,即间隔破裂现象,其形成机制到目前仍不十分清楚。这些现象包括地层中的等间距破裂、大地干裂(龟裂)以及深部巷道围岩中的间隔破裂(分区破裂)等。此外,混凝土结构中的间隔裂纹、陶瓷表面因冷缩产生的龟裂等,都是间隔破裂现象的典型例子。以此为背景,介绍通过RFPA数值试验方法研究间隔破裂机制和演化规律的初步结果,包括:(1)条状间隔破裂(平行破裂);(2)网状间隔破裂(龟裂);(3)环状间隔破裂(分区破裂)。