含张开/闭合裂隙的巴西圆盘裂纹扩展过程

唐世斌，孙 康，张永亮，吴 斐

(1.大连理工大学 岩石破裂与失稳研究所，辽宁 大连 116024；2. 青岛理工大学 机械与汽车工程学院，山东 青岛 266520；3.重庆大学 资源与安全学院，重庆 400044)

天然岩体中包含不同类型的不连续性结构面，如裂隙、节理、层理、断层和剪切带等。这些不连续结构面在外荷载的作用下极易引起裂纹的起裂、扩展、贯通以及断层的滑移等，显著影响岩体的稳定性。荷载作用下裂纹扩展过程不仅与裂隙的性质(例如长度、位置和方向)有关，也与载荷的类型、大小和方向有关。在岩体工程中，岩体的失稳破坏与裂纹的发育、扩展及贯通密切相关。因此，裂纹扩展的机理及特性的研究具有重要的工程意义。为了便于叙述和理解，笔者将岩石中含有的初始裂隙、节理、层理、断层等统称为“裂隙”，而将裂隙在力的作用下扩展所形成破裂称为“裂纹”。

巴西圆盘作为岩石力学试验中重要的试样，除了可以测试包含中心裂纹的岩石试样的静态和动态断裂韧性以外，还可以用来研究岩石中裂纹的起裂、扩展和贯通过程及特征。目前，有关含初始裂隙巴西圆盘的裂纹扩展研究，主要包括针对天然岩石或相似材料试样的研究。在含初始裂隙的巴西圆盘试样中，由于岩石和类似岩石的材料抗拉强度较低[1]，裂纹起裂和扩展过程比较迅速，通常起裂方向遵循(近似)平行于最大压缩载荷的方向[2]。AL-SHAYEA等[3]试验研究了在拉剪混合模式下，荷载和温度对含不同倾角裂隙的脆性石灰岩巴西圆盘试样的裂纹起裂及扩展特性的影响。……