双向压缩条件下闭合裂隙岩体断裂破坏机制及渗透压环境判定.PDF

第36 卷第1 期 岩 土 力 学 Vol.36 No. 1 2015 年1 月 Rock and Soil Mechanics Jan. 2015 DOI ：10.16285/j.rsm.2015.01.007 双向压缩条件下闭合裂隙岩体断裂破 坏机制及渗透压环境判定准则 1, 2 2 2, 3 2, 4 蒲成志 ，曹 平 ，张春阳 ，付宗智 （1. 南华大学 核资源工程学院，湖南 衡阳 421001 ；2. 中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083 ； 3. 武汉理工大学 资源与环境工程学院，武汉 430070 ；4. 长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 411201 ） 摘 要：在研究双向压缩条件下压剪复合型裂纹应力分布特征及断裂破坏机制基础上，考虑渗透压对初始裂隙面上有效正应 力的影响，提出高低渗透压环境的判定准则，并基于滑动裂纹模型理论及最大周向拉应力破坏准则，得到不同渗透压环境下 初始裂隙尖端微裂纹起裂特征与规律。研究结果表明：压剪复合应力条件下，初始裂隙尖端发育微裂纹的最优倾角与裂隙面 摩擦系数直接相关，随裂隙面摩擦系数的增大，最优初始裂隙倾角由45°起逐渐增大；低渗透压条件下，渗流场的存在使裂 纹面摩擦系数发生弱化，进而使得最优初始裂隙倾角向45°靠近，而渗透压直接降低裂隙面上有效正应力且与裂隙倾角无关， 其仅仅影响裂隙体材料的初裂强度；高渗透压条件下，初始裂隙面由压剪复合应力状态转化为拉剪复合应力状态，并在拉剪 复合应力场作用下，尖端微裂纹起裂角随K /K 的不断增大，由70.5°逐渐趋近于0°。 I II 关 键 词：渗透压；初始裂隙面摩擦系数；最优初始裂隙倾角；起裂角；软化系数 中图分类号：TU 452 文献标识码：A 文章编号：1000－7598 (2015) 01－0056－06 Fracture failure mechanism of rock with closed crack and judging criterion of seepage pressure under biaxial compression