岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 613-622.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1955
杨恩光,杨立云,胡桓宁,汪自扬,张飞
YANG En-guang, YANG Li-yun, HU Huan-ning, WANG Zi-yang, ZHANG Fei
摘要: 岩体内部存在大量的裂隙,由于填充物的存在,在大多数情况下裂纹面是闭合的,受外力作用时会产生摩擦力,进而会影响到岩体裂隙的起裂模式和扩展行为。因此,为了研究闭合裂纹的起裂模式和扩展行为,用类岩石材料PMMA有机玻璃板制成含有闭合裂纹的预裂试样,在试样上进行单轴压缩试验,用数字图像相关系统(digital image correlation,简称DIC)记录并分析了闭合裂纹的起裂和扩展特征。另外,使用扩展有限元法(extended finite element method,简称XFEM)来模拟闭合裂纹的萌生和扩展,通过模拟得到了含闭合裂纹试样的破坏过程,并分析了闭合裂纹的起裂和扩展特征,与试验结果吻合良好,验证了数值模拟的有效性。在此基础上,引入裂纹倾角和裂纹面摩擦系数为变量,模拟研究了其对闭合裂纹起裂和扩展行为的作用机制。研究结果表明,裂纹闭合条件下产生的裂纹为翼型张拉裂纹。裂纹倾角和裂纹面摩擦系数对闭合裂纹的起裂模式和扩展行为有较大影响,裂纹倾角越大,起裂角越大;相反,裂纹面摩擦系数越大,起裂角越小。另外,裂纹面摩擦系数会对闭合裂纹的扩展产生抑制作用,且随着摩擦系数不断增大,抑制作用变得越来越显著,出现止裂现象。
中图分类号: TU451| [1] | 侯小强, 杨芮, 李瑞冬, 樊小鹏, 郑佳乐, 侯宝胜, . 卵石土混合体随机生成方法与宏细观力学演化特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2967-2979. |
| [2] | 于天佑, 蒋关鲁, 饶千竺, 朱丹, 陈虹羽, 刘先峰, . 水汽循环作用下红层泥岩的损伤劣化特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 479-491. |
| [3] | 李晓龙, 赵泽鑫, 陈坤洋, 马鹏, 陈灿, 钟燕辉, 张蓓, . 考虑化学反应的高聚物压密劈裂注浆仿真研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(9): 2823-2838. |
| [4] | 王磊, 商瑞豪, 刘怀谦, 陈礼鹏, 张宇, 王安铖, 张帅, 刘化强, . 荷载作用下多裂隙煤体力学特性与起裂角研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 659-673. |
| [5] | 郑爽, 雍睿, 杜时贵, 何智海, 钟祯, 章莹莹, 眭素刚, . 基于纳米划痕试验的砂岩结构面宏−微观摩擦系数关系研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1022-1034. |
| [6] | 张东晓, 郭伟耀, 赵同彬, 谷雪斌, 陈玏昕, . 岩石I型裂纹定向扩展规律试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 231-244. |
| [7] | 范杰, 朱星, 胡桔维, 唐垚, 贺春蕾, . 基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1009-1019. |
| [8] | 董伟, 王学滨, . 岩土工程相似模拟试验观测的可靠 子区数字图像相关方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2525-2534. |
| [9] | 齐飞飞, 张科, 谢建斌, . 基于DIC技术的含不同节理密度类岩石试件 破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1669-1680. |
| [10] | 王本鑫, 金爱兵, 孙浩, 王树亮, . 基于DIC的含不同角度3D打印 粗糙交叉节理试样破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 439-450. |
| [11] | 王本鑫, 金爱兵, 王树亮, 孙浩, . 3D打印交叉节理试件力学破裂特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 39-49. |
| [12] | 许江, 宋肖徵, 彭守建, 陈灿灿, 冉晓梦, 闫发志, . 基于3D-DIC技术岩石广义应力松弛特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 27-38. |
| [13] | 王翔南, 郝青硕, 喻葭临, 于玉贞, 吕禾. 基于扩展有限元法的大坝面板脱空三维模拟分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 329-336. |
| [14] | 金爱兵, 王树亮, 王本鑫, 孙浩, 陈帅军, 朱东风, . 基于DIC的3D打印交叉节理试件破裂机制研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(12): 3862-3872. |
| [15] | 彭守建, 冉晓梦, 许江, 陈灿灿, 宋肖徵, 闫发志, . 基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化 荷载速率效应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3591-3603. |
|
||