加载速率影响下裂隙细砂岩裂纹扩展试验及数值模拟研究

于利强，姚强岭，徐 强，王伟男，牛志军，刘伟冬

(1.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221116 )

岩体的力学特性是岩石工程设计和稳定性计算的重要参数[1]，由于长期的地质构造作用，天然状态下的岩石中广泛存在着节理、裂隙、结构面等缺陷[2]。岩体工程的失稳破坏往往是在载荷作用下原生或次生裂隙不断闭合、起裂、扩展、贯通并最终导致岩石材料失稳破坏的动态演化过程[3-5]。因此，开展裂隙参数对岩石材料在单轴压缩条件下裂纹扩展、破坏模式影响的研究，有利于评价岩石的损伤程度，并具有重要的工程意义。

近年来，国内外学者采用室内试验的方法对含预制裂隙的岩石材料进行了广泛的试验研究。杨圣奇等[6]对裂隙大理岩试样进行单轴压缩试验，研究了裂隙倾角、岩桥倾角、裂隙间距、裂隙长度、裂隙数目等参数对试样变形破坏特征的影响规律。LI等[7]通过钻孔切割法在岩石试样上预制裂隙，研究了其裂纹扩展过程，并发现了2种新生裂纹。BOBET等[8]利用石膏材料制作双裂隙试样进行试验研究，观察裂隙错动、次生裂纹萌生以及贯通规律，并分析了试样破坏模式与预制裂隙分布的关系。HUANG等[9]在研究岩石裂隙扩展规律的基础上，提出了5种裂纹扩展路径及相应的破坏模式。HAERI等[10]对裂隙砂岩试样进行试验研究，发现并提出了9种裂纹类型，用于研究裂纹的聚结和破坏模式。ZHOU等[11]以含双裂隙和多裂隙的试样为研究对象，阐述了5种裂纹类型特征，并根据其演化过程，总结了10种裂纹聚结方式，为分析岩样裂纹演化机理奠定了基础。……