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高渗压条件下裂隙岩体的劈裂破坏特性

2012-06-22刘涛影曹平范祥赵延林

中南大学学报(自然科学版) 2012年6期
关键词:裂纹围岩

刘涛影,曹平,范祥,赵延林

(1. 中南大学 资源与安全工程学院,湖南 长沙,410083;2. 湖南科技大学 能源与安全工程学院,湖南 湘潭,411201)

随着岩石力学工程的发展,涉及高渗压条件的情况越来越多。处于高渗压下的裂隙岩体,其力学行为将发生改变,水压力作用将使裂纹面上的有效应力降低,无渗透水压或低渗透水压时裂纹尖端的应力为压应力,在高渗透水压下可能转化为拉应力。尤其是在岩体开挖扰动后,由于局部岩体被卸除,扰动区的应力处于复杂状态,裂纹面有效应力将影响岩体破坏模式。同时,在高渗压条件下,高水压对裂纹岩体具有劈裂作用[1],在高水头压力作用下,岩体内断续裂隙发生扩展,进而对裂纹尖端应力强度因子产生影响,使岩体损伤劣化产生渐进性破坏。国内外由于岩石渗流而造成的工程失事的实例有很多[2],高渗压下岩石力学研究逐渐成为岩土工程研究的热点问题[3-4]。但目前一般是针对高渗压条件下的渗流场进行研究,而应用断裂损伤相关理论对高渗压下的岩石破坏机理的研究较少,黄润秋等[5]针对深埋隧道的涌水问题,分析了在高压水头作用下裂隙的扩展机理,但仅分析了单一裂隙张拉断裂的情况;李宗利等[6]基于工程近似裂纹失稳准则, 推导了处于压剪应力状态下的拉剪复合断裂和压剪复合断裂两种破坏模式下的临界水压计算公式,但其压剪参数需由试验确定, 因此,该计算公式较复杂。盛金昌等[7]也只研究了水工压力隧洞围岩区各种类型裂纹发生Ⅰ型破坏的应力强度因子的计算方法,分析了张开型复合裂纹发生水力劈裂的理论判据、有水压力作用的压剪断裂应力强度因子的计算及其断裂判据。……

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