基于改进刚体弹簧方法的断续双裂隙砂岩强度及裂纹扩展特征研究

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(1.南昌大学 建筑工程学院，南昌 330031；2.湖州职业技术学院 建筑工程学院，浙江 湖州 313000)

基于改进刚体弹簧方法的断续双裂隙砂岩强度及裂纹扩展特征研究

牛江瑞1,2，姚池1，杨建华1，周创兵1

(1.南昌大学 建筑工程学院，南昌 330031；2.湖州职业技术学院 建筑工程学院，浙江 湖州 313000)

为研究含非共面双裂隙砂岩的强度及裂纹扩展特征，以室内试验结果标定砂岩细观参数，建立含不同岩桥倾角的双裂隙数值计算模型，采用改进刚体弹簧方法对其单轴压缩过程进行模拟。基于模拟结果，研究了岩桥倾角对起裂应力、峰值强度、破坏模式和裂纹扩展特征的影响。结果表明：岩桥倾角<60°，起裂应力和峰值强度均随岩桥倾角增大而减小，岩桥倾角>60°，均随岩桥倾角增大而增大；根据岩桥倾角不同，裂隙试样破坏模式呈现单一翼裂纹轴向贯通破坏、翼裂纹与翼裂纹搭接贯通破坏和翼裂纹与预制裂纹搭接贯通破坏3种类型；岩桥倾角对岩桥破坏程度有影响，60°岩桥贯通最易，0°和120°岩桥贯通最难。研究结果可为岩土工程的稳定分析提供参考。

断续双裂隙砂岩； 裂隙扩展；各向异性；岩桥倾角；裂纹贯通；刚体弹簧方法

1 研究背景

自然界岩石中广泛存在着不同分布形式和规模的裂隙、弱面、孔洞和断层等初始缺陷，导致岩石材料在外部荷载作用下展现出不连续性、非均质性、各向异性和非线性等复杂的力学性质[1-2]。研究表明，岩石工程的失稳破坏主要是由于其内部初始缺陷的起裂、扩展和贯通过程所控制。因此，深入开展裂隙岩石强度特性和破坏过程中微裂纹扩展贯通规律的研究，对于确保岩土工程的稳定具有重要的实践意义。……