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水-动力耦合作用下红砂岩动态强度及破坏机理

2021-09-23王浩宇许金余

空军工程大学学报 2021年4期
关键词:裂纹

王浩宇, 许金余, 刘 石

(1.中央军委机关事务管理总局工程代建管理办公室, 北京 100082; 2.空军工程大学航空工程学院,西安, 710038; 3.西北工业大学力学与土木建筑学院, 西安, 710072)

岩石作为一种天然损伤材料,岩体中存在大量的微裂纹、微孔洞等缺陷,而自然界中水的存在将加剧这些缺陷的劣化趋势,导致岩体破坏失稳。工程中诸如修建隧道、水库堤坝和地下洞库以及地下采矿等,岩体在水作用下的变形、破坏及其稳定性一直是许多工程学科面临的共同课题。基于损伤断裂理论,国内外对岩石的损伤断裂过程已作了大量的理论分析和实验研究[1-5],Wong R. H. C.等[1]和Robet A.等[2]研究了岩石类材料内部的多裂纹相互作用以及聚合形态,李银平等[3]系统地对比分析了滑动裂纹模型的6种翼裂纹应力强度因子计算模型,李杰等[4]探讨了不均匀加卸载过程中岩体内部裂纹的动态扩展过程并建立了微观断裂与宏观扩容之间的联系。同时,水对岩石的损伤演化、裂纹扩展以及力学性质的影响作用机制也有重要进展[6-10],朱珍德等[6]推导了含裂隙水压力岩体的初始开裂强度公式,汤连生等[7]推导了考虑水压力和水化学损伤作用影响的裂隙岩体断裂强度新准则,赵延林等[8]、刘涛影等[9]研究了渗透压作用下压剪岩石裂纹的损伤断裂机制与演化规律。可见,相关研究主要侧重于静力实验以及相关的理论分析,而对于动载条件下的岩石损伤断裂研究也多为不含水的岩石。

实际中的工程岩体将承受开挖爆破、地震扰动以及爆炸冲击等动载影响,再加之地下水、裂隙水和工程用水等水环境的作用,岩体的损伤发育、断裂破坏过程将更加复杂。……

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