基于非对称半圆弯曲试件(ASCB)测定花岗岩的Ⅰ/Ⅱ断裂力学行为

非对称半圆弯曲试件(ASCB)以结构简单、加工经济、实验实施便利等优点广泛应用于建筑材料的断裂力学行为研究,然而,目前很少使用ASCB试件测定岩石的断裂特征。本文采用不同裂纹长度的花岗岩ASCB试样,研究花岗岩的断裂韧度值、裂纹开裂角以及裂纹扩展轨迹等断裂力学行为。首先,分析裂纹长度对纯Ⅰ/Ⅱ型断裂韧度的影响。然后,结合多种混合断裂理论,分析对比断裂韧度比值理论值与试验值的差异,以及断裂理论预测开裂角及实验测量值的差异,得到了预测混合断裂韧度及裂纹断裂角的最优准则。最后,探讨了半圆弯曲、非对称半圆弯曲试件测量岩石材料断裂力学特性时存在的不足之处。研究发现,当断裂过程区尺寸为2.6 mm时,采用广义最大环向拉应力准则能够很好地预测裂纹断裂角。在使用非对称半圆弯曲试件执行岩石断裂实验时,应把预制裂纹切割更深,即调整裂纹长度与试件半径的比值达到更大。本文的研究结果将为工程岩体断裂失稳机制的研究提供参考。