岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究以片状岩石为例张晓平.pdf

第 30 卷 第 9 期 岩石力学与工程学报 Vol.30 No.9 2011 年 9 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept. ，2011 岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究—— 以片状岩石为例 1 1 1 2 张晓平 ，王思敬 ，韩庚友 ，张 兵 (1. 中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点实验室，北京 100029 ； 2. 盾构及掘进技术国家重点实验室，河南 郑州 450001) 摘要：为研究片状岩石渐进性破坏，首先对其应力门槛值：裂纹起始应力σ ci 、裂纹破坏应力σ cd 、单轴抗压峰值 强度σ 及相互间的关系进行系统的总结和论述。基于片状岩石——丹巴二云英片岩单轴压缩试验轴向应力–轴向/ f 径向应变曲线，首次将岩石渐进性破坏过程应力门槛值分析应用于片状岩石，得出加载方向与片理面方向平行、 垂直和成 30°夹角 3 种加载条件下的应力门槛值，并将其与其他岩石种类的应力门槛值研究结果进行比较。结果 表明裂纹扩展过程与岩石种类有关，不同岩石矿物颗粒、胶结状况、片理面发育情况等因素都会影响岩石的渐进 性破坏过程，从而对应不同的应力门槛值范围。二云英片岩的试验结果直接表明，由于片理面的发育，片状单轴 压缩条件下的裂纹扩展过程存在显著的各向异性，这一特点显著区别于其他种类岩石，在地下工程开挖中应对其 进行具体的量化分析，以指导开挖设计和支护加固。 关键词：岩石力学；片状岩石；裂纹起始应力；裂纹破坏应力；单轴抗压峰值强度；渐进性破坏 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2011)09 –1772 –10 CRACK PROPAGATION STUDY OF ROCK BASED ON UNIAXIAL COMPRESSIVE TEST—A CASE STUDY OF SCHISTOSE ROCK 1 1 1 2 ZHANG Xiaoping ，WANG Sijing ，HAN Gengyou ，ZHANG Bing (1. Key Laboratory of Engineering Geomechanics ，Institute of Geology and Geophysics ，Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029，China；2. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology ，Zhengzhou ，Henan 450001 ，China) Abstract ：To study the progressive failure of schistose rock，three stress thresholds ，i.e. crack initiation stress σ ci ，crack damage stress σ cd and uniaxial compression peak strength σ f ，and their relationship between each