蠕变作用后裂隙类岩石单轴强度和裂纹扩展规律研究 论文

岩体在工程中受到外部载荷的长期作用，时间效应尤为突出。岩体内部含有的不规则裂隙和孔隙，使得岩体的强度和流变性变得更为复杂。为了深入研究裂隙类岩石在蠕变作用下的强度变化、破坏形式以及裂纹扩展规律，笔者进行了相关实验。

在实验中，笔者预制了单裂隙类岩石试件，并将其分为两组进行测试：第1组试件在同一应力水平和时间下，先进行单轴蠕变试验，随后再进行单轴压缩试验；第2组试件则直接进行单轴压缩试验。研究结果表明：当单裂隙类岩石承受低应力蠕变时，随着裂隙角度的减小，蠕变效应对单轴压缩强度的影响逐渐减弱。具体来说，裂隙角度从90°逐渐变至75°时，蠕变效应的强化作用减弱；当角度达到45°时，蠕变效应甚至出现劣化作用；而当角度进一步减小到30°至0°时，劣化效应则不再明显。

蠕变预处理试件相比于直接进行单轴压缩的试件，缺少明显的压密阶段，并且在裂隙角度较小时，试件的峰值应力区域显著扩大。通过对比分析可以看出，蠕变作用后的试件弹性模量较直接压缩试件更大，但随裂隙角度的增加，弹性模量呈减小趋势。这表明，蠕变作用对单轴压缩过程中裂纹的破坏机制和扩展规律存在显著影响，且这种影响与裂隙角度息息相关。特别是当裂隙角度较小时，蠕变作用后的次生裂纹往往从原生裂纹尖端周围发起，并表现为裂纹短密集，而直接压缩的试件则显示出裂纹稀疏且向两端延伸扩展的特点。