岩桥长度对含走向非一致裂隙砂岩真三轴压缩力学特性及破坏特征影响研究Research on the Influence of Rock Bridge Length on the True Triaxial Compressive Properties and Failure Characteristics of Sandstone Containing Inconsistent Strike-Slip Fractures
叶四桥,赵彬,曾彬,马锐
摘要(Abstract):
通过真三轴压缩试验和PFC3D数值模拟,研究了含走向非一致裂隙砂岩真三轴压缩力学特性及破坏特征,深入探究了岩桥长度对含走向非一致裂隙砂岩真三轴压缩强度、变形及宏细观破坏特征的影响规律。结果表明:在真三轴压缩条件下,不同岩桥长度的含走向非一致裂隙砂岩应力-应变曲线均呈现裂隙压密、弹性变形、塑性变形和破坏四个典型阶段;随着岩桥长度的增加,裂隙砂岩的峰值应力逐渐增大,破坏模式从剪切为主破坏转变为拉-剪混合破坏;当岩桥长度为20~30 mm时,微裂隙主要集中在岩桥区域,破坏主要由岩桥贯通导致,而在岩桥较长时(如55 mm),微裂隙发育更加复杂,破坏面为多个不规则曲面。研究结果可为地下岩体工程的围岩稳定性评估和支护设计提供理论支持。
关键词(KeyWords): 走向非一致裂隙;真三轴压缩;岩桥长度;力学特性;破坏模式
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金项目“含走向非一致结构面岩体真三轴卸荷力学响应及破坏模式研究”(42202322)
作者(Author): 叶四桥,赵彬,曾彬,马锐
参考文献(References):
- [1]王刚,宋磊博,刘夕奇,等.非贯通节理花岗岩剪切断裂力学特性及声发射特征研究[J].岩土力学,2022, 43(6):1533-1545.
- [2]邓华锋,齐豫,李建林,等.水-岩作用下断续节理砂岩力学特性劣化机理[J].岩土工程学报,2021, 43(4):634-643.
- [3]王振,顾琳琳,沈明荣.不同粗糙度岩体节理面的应力松弛特性及机理[J].西南交通大学学报,2021, 56(2):253-260.
- [4]阙相成,朱珍德,牛子豪,等.不同截面柱状节理岩体变形及强度各向异性研究[J].岩土力学,2021, 42(9):2416-2426.
- [5]申辉,刘亚群,刘博,等.岩石节理剪切力学特性的非线性理论模型研究[J].岩石力学与工程学报,2021, 40(12):2421-2433.
- [6]朱雷,黄润秋,陈国庆,等.节理岩体边坡破坏路径的等效计算研究[J].岩石力学与工程学报,2020, 39(1):22-33.
- [7]胡亚元,王超.多节理岩体的非线性耦合损伤本构模型[J].煤炭学报,2019, 44(S1):52-60.
- [8]陈庆芝,张玉石,刘远明,等.节理起伏角对非贯通节理岩体力学特性的影响[J].地下空间与工程学报,2020, 16(2):351-358,365.
- [9]周子龙,卢双全,唐雯钰.不同剪切速率下软弱裂隙对抗剪特性分析[J].有色金属工程,2019, 9(4):79-85.
- [10]邓华锋,熊雨,肖瑶,等.基于单试件法的节理岩体抗剪强度参数分析[J].岩土工程学报,2020, 42(8):1509-1515.
- [11]刘克辉,陆文,田加亨,等.岩体裂隙对不同剪切方向的抗剪强度模拟试验研究[J].矿业研究与开发,2009, 29(2):5-7.
- [12]赵修成,赵晓彦,郭佳奇.断续节理岩体声学力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报,2020, 39(7):1408-1419.
- [13]MOOZANNAR H, BOST M, LEROUX M, et al. Experimental study of the shear strength of bonded concrete-rock interfaces:surface morphology and scale effect[J]. Rock Mechanics&Rock Engineering.2017, 50(10):2601-2625.
- [14]王桂林,张亮,许明,等.单轴压缩下非贯通节理岩体损伤破坏能量演化机制研究[J].岩土工程学报,2019, 41(4):639-647.
- [15]赖勇,徐国意,张帅.预制贯通裂缝对砂岩劈裂效果及起裂机制分析[J].中国煤炭地质,2025, 37(2):34-40.
- [16]艾池,黄帅,张军,等.致密砂岩压裂裂缝扩展规律的数值模拟[J].中国煤炭地质,2022, 34(6):11-15.
- [17]司余洁,肖桃李,袁浩,等.三轴压缩条件下共面双裂隙复合类岩断裂机制[J].振动与冲击,2024, 43(21):263-276.
- [18]王云飞,董贺,马勇超,等.含平行双裂隙白砂岩力学行为数值分析[J].河南理工大学学报(自然科学版),2024, 43(3):161-170.
- [19]杨超,王娇,董星辰,等.不同岩桥角度双裂隙砂岩单轴蠕变试验及三维数值模拟[J].岩石力学与工程学报,2023, 42(10):2466-2477.
- [20]SHEN Q, HUANG D, RAO Q, et al. Interaction and initiation mechanism of non-parallel multiple cracks by strain gauge method[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2024, 34(5):1655-1668.
- [21]王磊,商瑞豪,刘怀谦,等.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.
- [22]郝家旺.微裂隙岩石压缩变形的力学响应机制与破裂前兆识别研究[D].北京:北京科技大学,2024.