岩石拉伸剪切破裂试验研究

发布时间：2017-08-31 09:23

  本文关键词：岩石拉伸剪切破裂试验研究

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【摘要】：岩石拉伸剪切破裂是一类特殊应力状态条件下的破裂形式,属于同时受垂直于破裂面的法向拉应力和平行于破裂面的剪应力作用的复合破裂模式。在研制的DSC-800电液伺服测控岩石拉伸剪切试验仪的基础上,进行了大量花岗闪长岩和砂岩的拉伸剪切试验,开展了配套的破裂断口三维激光扫描、扫描电子显微镜(SEM)、岩石物理力学性质试验、颗粒流离散元(PFC)数值模拟等相关试验,利用分形理论研究了岩石拉剪破裂面特征,研究了岩石拉剪-压剪全区破裂准则、剪切速率对岩石拉剪破裂强度的影响,采用颗粒流离散元研究了岩石拉剪破裂过程。研究结论如下:(1)岩石拉剪破裂面的宏观与微观分形维数即粗糙度随着拉应力的增加而增大;(2)岩石的微观断裂形式是拉伸破坏和剪切破坏的结合。当拉应力较小时,岩石的微观断裂形式主要表现为剪切破坏,并且随着拉应力的增加,岩石的拉伸破坏形式表现得更加明显;(3)岩石在拉伸剪切区的破裂拉应力与剪应力成线性负相关关系,在拉伸剪切应力区的岩石破裂线斜率比压缩剪切区大,岩石在拉伸剪切应力条件下比压缩剪切应力条件下容易破裂;(4)在岩石拉伸剪切条件下,剪切速率与剪切强度成非线性反相关关系,随着剪切速率的增加,岩石拉剪破裂面粗糙度增加;(5)建立了岩石拉伸剪切PFC数值试验模型,模拟了岩石拉伸剪切破裂过程中的力链演化以及剪切速率对拉剪破裂面粗糙度的影响,获得了与实验室试验一致的结果。
【作者单位】： 中国科学院地质与地球物理研究所 中国科学院页岩气与地质工程重点实验室;中国地质环境监测院;
【关键词】： 岩石破裂 拉伸剪切 试验研究
【基金】：中国科学院战略性先导科技专项(B类,XDB01020300) 国家自然科学基金项目(41227901,41272352,41272351,41202217) 中国博士后科学基金项目(2012M520375)资助
【分类号】：TU45
【正文快照】： 0弓|言 岩石断裂按照外力作用方式可以分为受拉应力作用的I型(张开型)破裂、受剪应力作用的n型(滑开型)破裂和in型(撕开型)破裂⑴。岩石拉伸剪切破裂是受特殊应力状态破裂的一类形式,岩石同时受到垂直于破裂面的法向拉应力和平行于破裂面的剪应力作用,发生I型+n型、I型+ni型的

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本文编号：764765