基于COD断裂准则的土体干缩裂隙萌生扩展力学机制

为探究土体干缩裂隙演化力学机制,基于单向干燥开裂试验规律概化了裂隙演化物理模型。在弹塑性断裂力学EPFM理论框架内,考虑裂隙顶端张开位移表征断裂临界参数,建立了裂隙扩展过程中的损伤本构关系,并对其物理过程进行了数值分析。研究表明:容器边界处产生的裂隙仅是边界效应,并非土体开裂自然现象,且边界约束会降低裂隙扩展速率;土体天然缺陷会导致干燥过程中出现收缩应力的集中,优先萌生裂隙;裂隙顶端阻力过大会降低裂隙扩展规模和发展速率,残余收缩阶段的土体干燥裂隙扩展规模有限;基于COD张开位移断裂准则的土体干缩裂隙演化物理模型能很好的反映裂隙扩展过程,单元试验内矩形试样的裂隙角度分布在30°~135°;数值试验中因天然缺陷随机发育较多形成的裂隙分岔较多,且最初萌生裂隙的区域总位移通常较大,为2.573×10^(-3)~4.512×10^(-3)m,分支衍生裂隙周边土体位移较小,仅为1.073×10^(-3)~1.526×10^(-3)m。工程实践中,若能采取合理的约束或保湿控裂措施可适当降低裂隙扩展速率和裂隙规模。