正交型交叉裂隙岩石强度特征与破裂机理试验研究 论文

工程岩体是具有各向异性的非均匀地质体，在隧道开挖或服役过程中，由于岩体内部的节理和裂隙的存在，常常引发片帮、冒顶等事故，导致严重的人员伤亡和经济损失。这些裂隙在天然岩体中多以交叉形态分布，因此，研究裂隙对岩石力学特性及破裂特征的影响显得尤为重要。为了深入探讨这一问题，研究者们利用线切割设备对岩石试样预制了不同分布状态的正交型交叉裂隙，并通过声发射和表面应变测量系统，在单轴压缩条件下，对裂纹起裂应力、裂纹扩展路径与应力性质进行了详细的计算与分析。研究结果表明，裂隙长度对岩石强度的影响相对较小，而裂隙与加载方向的夹角是影响岩石强度的最主要因素。岩石的峰值强度与弹性模量均随着主裂隙倾角的增大而呈现先增加后减小的变化规律。当主裂隙倾角α=90°时，岩石试样的力学指标达到最小值。

在正交型裂隙试样中，主裂隙或次裂隙的端部更容易产生起裂破坏，而起裂位置则与预制裂隙的倾角密切相关。裂隙岩石的破裂具有显著的方向性，正交型裂隙岩石的起裂裂纹主要呈翼型或反翼型。当α<45°时，起裂裂纹主要位于主裂隙端部，而当α>45°时，起裂裂纹则主要位于次裂隙端部，起裂过程由次裂隙主导。与完整的试样相比，裂隙岩石试样在整体失稳破坏前往往会经历多次声发射的突增现象，这表明在加载过程中岩石会发生多次破裂。

如果您对相关研究感兴趣，可以参考《预制裂隙岩石单轴压缩声发射特征研究》，其中详细介绍了裂隙岩石在不同实验条件下的力学行为。更多关于裂隙岩石力学性质的研究成果还可以在《岩石强度准则探讨》和《不同裂隙角度岩石相似试样力学特性及声发射特性研究》中找到，这些资料将为您提供更全面的理解和参考。