石材亚临界裂纹扩展量测研究

›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (S2): 621-626.

石材亚临界裂纹扩展量测研究

谢其泰，王建力

成功大学资源工程学系，台湾台南市 70101

收稿日期:2006-10-28 发布日期:2006-12-16
作者简介:谢其泰，男，1973年生，博士候选人，从事岩石裂纹扩展量测研究。

Measurement of subcritical crack propagation in rock slabs

HSIEH Chi-tai, WANG Chein-lee

Department of Resources Engineering, Cheng Kung University, Tainan 70101, China

Received:2006-10-28 Published:2006-12-16

摘要/Abstract

摘要： 在试验室进行裂纹稳定扩展及非稳定扩展的研究，其试验基座以楔形劈裂试验为基础改良而成，考虑材料的均质性，试验试体采用供铺设地板或建筑用外墙之天然石材。试验过程中利用裂缝应变片即时记录系统求出试体在稳定扩展及非稳定扩展下的裂纹扩展速度及其分形特性。结果表明，稳定扩展速度范围约在0.113～313.043 cm/s；非稳定扩展速度范围约在0.094～2 489.816 cm/s；亚临界分形维数范围约在0.994 3～1.036 6；起裂断裂韧性范围约在1.891 5～3.500 1 MPa?m1/2；分形亞臨界斷裂韌性范围约在2.063 6～3.712 8 MPa?m1/2。

关键词: 亚临界裂纹扩展, 裂纹扩展速度, 断裂韧性, 分形

Abstract: A wedge loading compact tension(WLCT) system was used in this study to investigate the phenomenon of crack propagation in rock slabs. The rock slabs under investigation were selected from natural building stones. A high-resolution crack-strain-gage system was used to measure the fractal crack propagation velocity. The proposed experimental procedure is able to determine the crack velocity, fractal dimension and fracture toughness of the test specimen. This study finds: the steady-state crack velocity near the crack tip is measured in the range of 0.113 to 313.043 cm/s; the unstable crack velocity near the crack tip is measured in the range of 0.094 to 2 489.816 cm/s; the subcritical fractal dimension is found to be 0.994 3 to 1.036 6; the initial fracture toughness is found to be 1.891 5 to 3.500 1 MPa?m1/2; the fractal subcritical fracture toughness is found to be 2.063 6 to 3.712 8 MPa?m1/2.

Key words: subcritical crack propagation, crack propagation velocity, fracture toughness, fractal

中图分类号:

TU 54

谢其泰，王建力. 石材亚临界裂纹扩展量测研究[J]. , 2006, 27(S2): 621-626.

HSIEH Chi-tai, WANG Chein-lee. Measurement of subcritical crack propagation in rock slabs[J]. , 2006, 27(S2): 621-626.

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