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循环加载下砂岩断裂特性试验及模拟

2021-06-04李江腾张琰马刚赵远

湖南大学学报(自然科学版) 2021年5期
关键词:裂纹

李江腾,张琰,马刚,赵远

(中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙 410083)

对于工程中常见的Ⅰ型断裂破坏,国际岩石力学学会(ISRM)提出了人字形切槽短棒(SR)、三点弯曲圆梁(CB)、人字形切槽圆盘(CCNBD)等多种测试方法[1-2].崔振东等[3]通过CCNBD 室内试验发现了其试样直径对试验结果的影响较大,并探究了CCNBD断裂破坏模式和裂纹扩展方式.Wei 等[4]采用CCNBD试样对岩石Ⅰ型断裂特性进行试验,发现断裂过程区和亚临界裂纹扩展长度是影响试样断裂韧度值测量的关键因素.王启智等[5-7]通过对不同尺寸的CCNBD 进行试验,探究了CCNBD 断裂韧度测试的尺度律并重新标定应力强度因子的计算公式.岩土工程中,由于岩体受力路径更为复杂,经常受到循环荷载的作用,因此,研究循环荷载下岩石的断裂特性显现出更重要的实际意义[8-10].祝艳波等[11]对石膏岩进行单压循环加载试验,得出循环应力水平、加载频率等对试样疲劳寿命的影响规律,并结合声发射技术探究了疲劳损伤的微观结构特性.苏承东等[12]对砂岩巴西圆盘进行劈裂疲劳试验研究,提出试样原始微裂纹对其疲劳寿命影响较大,且上限载荷比、疲劳强度与循环次数呈负相关.Torkan 等[13]采用离散元软件对Ⅰ型、Ⅱ型以及混合型断裂破坏特性进行研究,发现当加载角度不同时,试样的断裂破坏模式不同,并分析了角度对断裂韧度值的影响.Erarslan 等[14-17]对凝灰岩CCNBD 试样进行循环加卸载试验并结合电镜扫描技术,探究了凝灰岩试样的断裂过程区(FPZ)的扩……

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