›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (12): 3585-3591.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

砂岩Ⅰ型断裂韧度及其与强度参数的相关性研究

邓华锋,朱 敏,李建林,王 宇,罗 骞,原先凡   

  1. 三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北 宜昌 443002
  • 收稿日期:2011-09-06 出版日期:2012-12-12 发布日期:2012-12-15
  • 作者简介:邓华锋,男,1979年生,博士,副教授,主要从事岩土工程方面的研究工作
  • 基金资助:

    973计划前期研究专项课题(No. 2012CB426502);宜昌市科学技术研究与开发项目(No. A2011-302-6);三峡大学科学基金(No. KJ2011B008)

Study of mode-Ⅰ fracture toughness and its correlation with strength parameters of sandstone

DENG Hua-feng, ZHU Min, LI Jian-lin, WANG Yu, LUO Qian, YUAN Xian-fan   

  1. Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area of Ministry of Education, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China
  • Received:2011-09-06 Online:2012-12-12 Published:2012-12-15

摘要: 岩石的破坏和断裂是密切相关的,岩石强度准则的材料参数和断裂理论的断裂韧度是存在特定关系的,基于此,设计了紧凑的试验方案,对干燥和饱水状态下的砂岩试样进行了3点弯曲断裂韧度试验和抗压、抗拉强度试验,试验结果表明,饱水后,砂岩的Ⅰ型断裂韧度软化效应明显,饱水试样和干燥试样的 比值与砂岩抗压强度的软化系数相近,具有相似的软化效应。同时,从理论上分析了岩石I型断裂韧度与抗拉强度之间的关系,并结合大量的试验数据进行了验证,相关结论为以往的岩石I型断裂韧度与抗拉强度之间的数据统计拟合公式提供了理论基础。最后,统计分析了砂岩Ⅰ型断裂韧度与抗压强度、黏聚力、内摩擦角等强度参数之间的关系。研究成果对于把握砂岩Ⅰ型断裂韧度及其与强度参数的相关性具有较大的参考价值,相关的分析结论、试验方法和试验结果也可以为其他类型岩石的研究提供有益的参考。

关键词: 断裂韧度, 饱水砂岩, 抗拉强度, 软化系数, 相关性

Abstract: Rock damage and fracture is closely related to each other, and there is a specific relationship between strength criterion parameters and fracture toughness of fracture theory. Based on these, a compact test scheme was designed for three-point bending fracture toughness test, compressive strength test and tensile strength test of sandstone under the states of dry and saturated. The test results show that after saturated in water, the softening effect of modeⅠfracture toughness of sandstone was obviously, and the fracture toughness ratio of water-saturated sample and dry sample is close to the sandstone softening coefficient of the compressive strength, showing a similar softening effect. Meanwhile, the relationship of the modeⅠfracture toughness and the tensile strength was discussed through theoretical analysis; and a large number of experimental data was used to verify the analysis results. As a result the analysis results can provide a theoretical basis for the previous statistical fitting formulas between modeⅠfracture toughness and the tensile strength. Finally, statistics and analysis of the relationship between modeⅠfracture toughness and compressive strength, cohesion, friction angle and some other strength parameters was made. Research results have an important reference value for the study of the correlation between modeⅠfracture toughness and strength parameters of sandstone, and the related test methods, test results and conclusions can provide favorable evidences for the experimental research of other types of rocks.

Key words: fracture toughness, water-saturated sandstone, tensile strength, softening coefficient, correlation

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 刘斯宏, 沈超敏, 毛航宇, 孙 屹. 堆石料状态相关弹塑性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2891-2898.
[2] 张 盛, 王龙飞, 常 旭, 王东坤, 王小良, 乔 洋, . 中心直裂纹半圆盘试样的石灰岩断裂韧度 尺寸效应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1740-1749.
[3] 吴顺川, 马 骏, 程 业, 成子桥, 李建宇, . 平台巴西圆盘研究综述及三维启裂点研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1239-1247.
[4] 吉恩跃, 陈生水, 傅中志, . 掺砾心墙料拉裂力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4777-4782.
[5] 高桂云,王成虎,王春权,. 双圆环直接拉伸试验试样最优尺寸范围研究[J]. , 2018, 39(S1): 191-202.
[6] 赵子江,刘大安,崔振东,唐铁吾,韩伟歌,. 半圆盘三点弯曲法测定页岩断裂韧度(KIC) 的实验研究[J]. , 2018, 39(S1): 258-266.
[7] 刘跃东,林 健,冯彦军,司林坡,. 基于水压致裂法的岩石抗拉强度研究[J]. , 2018, 39(5): 1781-1788.
[8] 阿比尔的,郑颖人,冯夏庭,丛 宇,. 平行黏结模型宏细观力学参数相关性研究[J]. , 2018, 39(4): 1289-1301.
[9] 滕尚永, 杨圣奇, 黄彦华, 田文岭, . 裂隙充填影响巴西圆盘抗拉力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4493-4507.
[10] 吴秋红,赵伏军,李夕兵,王世鸣,王 斌,周志华,. 径向压缩下圆环砂岩样的力学特性研究[J]. , 2018, 39(11): 3969-3975.
[11] 袁艳玲,郭琴琴,周正军,吴震宇,陈建康,姚福海,. 考虑参数相关的高心墙堆石坝材料参数反分析[J]. , 2017, 38(S1): 463-470.
[12] 骆 晗,李荣建,刘军定,霍旭挺,张 真,孙 萍,. 基于联合强度的黄土主动土压力公式与计算比较[J]. , 2017, 38(7): 2080-2086.
[13] 孟 涛,胡耀青,付庆楠,冯 淦,靳佩华,. 层状盐岩石膏夹层在腐蚀条件下断裂韧度试验及其弱化机制研究[J]. , 2017, 38(7): 1933-1942.
[14] 曹 富,杨丽萍,李 炼,刘恩龙,王启智, . 压缩单裂纹圆孔板(SCDC)岩石动态断裂全过程研究[J]. , 2017, 38(6): 1573-1582.
[15] 杨以荣,谢红强,肖明砾,刘建锋,何江达, . 卸荷条件下横观各向同性岩体扩容与能量特性分析[J]. , 2017, 38(6): 1589-1599.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[9] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[10] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .