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水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究
被引量：
10
1
作者
杨磊
梅洁
+5 位作者
李术才
李邦翔
郭孔灵
张波
杨为民
张强勇
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期174-183,共10页
岩体裂隙在高地应力、强渗透压作用下极易发生扩展、贯通,导致岩体破裂失稳。为研究水力耦合作用下3维裂隙的起裂扩展模式,采用3维断裂分析软件FRANC3D建立水力耦合数值模型,进行数值模拟研究,并开展相应的含裂隙透明树脂类岩石材料室...
岩体裂隙在高地应力、强渗透压作用下极易发生扩展、贯通,导致岩体破裂失稳。为研究水力耦合作用下3维裂隙的起裂扩展模式,采用3维断裂分析软件FRANC3D建立水力耦合数值模型,进行数值模拟研究,并开展相应的含裂隙透明树脂类岩石材料室内破裂试验。通过对比模拟与试验结果,分析了不同断裂准则的适用性,验证了数值模型的可靠性。基于数值模拟调查了不同加载条件下裂隙前缘断裂参数的分布特征,获得了水压、侧压等关键因素对裂隙起裂角及扩展长度的影响规律。结果表明:采用优化的能量释放率准则模拟的3维裂隙空间起裂扩展模式与试验现象具有良好的一致性;裂隙长轴端点处的翼裂纹为Ⅰ-Ⅱ(张拉-滑移)型复合裂纹,短轴端点处的平面扩展为Ⅰ-Ⅲ(张拉-撕裂)型复合裂纹,除长、短轴端点外的其余位置发生Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合断裂;水压的存在显著改变了裂隙前缘的应力分布状态,水压增大可提高拉应力水平,明显促进张拉断裂的发生,使裂隙倾向于沿原裂隙面方向起裂,并导致裂隙前缘各处扩展速率趋于均衡;侧向压应力增大可显著促进张拉断裂,抑制滑移与撕裂断裂,并使裂隙前缘能量释放率呈降低趋势,从而抑制裂隙扩展,而侧向拉应力起相反作用,由此认为岩体在双向受压状态比拉压受力状态更为安全;侧向压应力与水压共同导致翼裂纹偏转角度明显减小,改变了3维裂隙的空间起裂扩展模式及岩体的宏观破裂形态。
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关键词
3维
裂
隙
水力耦合
应力强度因子
能量释放率
起裂扩展模式
下载PDF
职称材料
水力耦合作用下三维中空裂隙扩展模式与材料破坏强度的试验研究
被引量：
5
2
作者
李邦翔
朱维申
+5 位作者
杨磊
虞松
梅洁
蔡卫兵
张强勇
陈云娟
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1192-1202,共11页
采用透明树脂类岩石材料制作含三维中空单裂隙试件,开展水力耦合破裂试验,研究三维裂隙起裂扩展模式,分析裂隙倾角和水压对裂隙起裂应力及试件破坏强度的影响规律。研究结果表明:三维中空裂隙的起裂和扩展模式与闭合裂隙相比差异显著,...
采用透明树脂类岩石材料制作含三维中空单裂隙试件,开展水力耦合破裂试验,研究三维裂隙起裂扩展模式,分析裂隙倾角和水压对裂隙起裂应力及试件破坏强度的影响规律。研究结果表明:三维中空裂隙的起裂和扩展模式与闭合裂隙相比差异显著,水力耦合下三维裂隙起裂扩展模式呈现低水压与高水压2种类型,水压升高对裂隙起裂、扩展具有显著的促进作用,并改变试件的破坏模式;随裂隙倾角增大,翼裂纹临界扩展长度逐渐减小,鱼鳍状裂纹的萌生时间呈后延趋势;水压对裂隙起裂应力和试件破坏强度的影响分别存在阈值,在达到阈值前,水压升高使起裂应力小幅度增大,而破坏强度逐渐降低;当水压超过阈值后,起裂应力与破坏强度均迅速降低;裂隙起裂应力和试件破坏强度均随裂隙倾角增大而呈先降低后升高的趋势,但起裂应力的变化幅度比破坏强度的变化幅度更大。
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关键词
三维
裂
隙
水力耦合
起裂扩展模式
起裂
应力
破坏强度
下载PDF
职称材料
题名
水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究
被引量：
10
1
作者
杨磊
梅洁
李术才
李邦翔
郭孔灵
张波
杨为民
张强勇
机构
山东大学岩土与结构工程研究中心
山东大学土建与水利学院
出处
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期174-183,共10页
基金
国家自然科学基金青年资助项目(51509146)
国家自然科学基金面上项目资助(51379114
+1 种基金
51479107)
泰山学者工程专项经费资助
文摘
岩体裂隙在高地应力、强渗透压作用下极易发生扩展、贯通,导致岩体破裂失稳。为研究水力耦合作用下3维裂隙的起裂扩展模式,采用3维断裂分析软件FRANC3D建立水力耦合数值模型,进行数值模拟研究,并开展相应的含裂隙透明树脂类岩石材料室内破裂试验。通过对比模拟与试验结果,分析了不同断裂准则的适用性,验证了数值模型的可靠性。基于数值模拟调查了不同加载条件下裂隙前缘断裂参数的分布特征,获得了水压、侧压等关键因素对裂隙起裂角及扩展长度的影响规律。结果表明:采用优化的能量释放率准则模拟的3维裂隙空间起裂扩展模式与试验现象具有良好的一致性;裂隙长轴端点处的翼裂纹为Ⅰ-Ⅱ(张拉-滑移)型复合裂纹,短轴端点处的平面扩展为Ⅰ-Ⅲ(张拉-撕裂)型复合裂纹,除长、短轴端点外的其余位置发生Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合断裂;水压的存在显著改变了裂隙前缘的应力分布状态,水压增大可提高拉应力水平,明显促进张拉断裂的发生,使裂隙倾向于沿原裂隙面方向起裂,并导致裂隙前缘各处扩展速率趋于均衡;侧向压应力增大可显著促进张拉断裂,抑制滑移与撕裂断裂,并使裂隙前缘能量释放率呈降低趋势,从而抑制裂隙扩展,而侧向拉应力起相反作用,由此认为岩体在双向受压状态比拉压受力状态更为安全;侧向压应力与水压共同导致翼裂纹偏转角度明显减小,改变了3维裂隙的空间起裂扩展模式及岩体的宏观破裂形态。
关键词
3维
裂
隙
水力耦合
应力强度因子
能量释放率
起裂扩展模式
Keywords
3-D crack
hydro-mechanical coupling
stress intensity factor
energy release rate
initiation and propagation modes
分类号
TU458 [建筑科学—岩土工程]
下载PDF
职称材料
题名
水力耦合作用下三维中空裂隙扩展模式与材料破坏强度的试验研究
被引量：
5
2
作者
李邦翔
朱维申
杨磊
虞松
梅洁
蔡卫兵
张强勇
陈云娟
机构
山东大学岩土与结构工程研究中心
山东大学土建与水利学院
山东建筑大学土木工程学院
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期1192-1202,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(51509146,51579140,51609130)
泰山学者工程专项经费资助项目(2017)~~
文摘
采用透明树脂类岩石材料制作含三维中空单裂隙试件,开展水力耦合破裂试验,研究三维裂隙起裂扩展模式,分析裂隙倾角和水压对裂隙起裂应力及试件破坏强度的影响规律。研究结果表明:三维中空裂隙的起裂和扩展模式与闭合裂隙相比差异显著,水力耦合下三维裂隙起裂扩展模式呈现低水压与高水压2种类型,水压升高对裂隙起裂、扩展具有显著的促进作用,并改变试件的破坏模式;随裂隙倾角增大,翼裂纹临界扩展长度逐渐减小,鱼鳍状裂纹的萌生时间呈后延趋势;水压对裂隙起裂应力和试件破坏强度的影响分别存在阈值,在达到阈值前,水压升高使起裂应力小幅度增大,而破坏强度逐渐降低;当水压超过阈值后,起裂应力与破坏强度均迅速降低;裂隙起裂应力和试件破坏强度均随裂隙倾角增大而呈先降低后升高的趋势,但起裂应力的变化幅度比破坏强度的变化幅度更大。
关键词
三维
裂
隙
水力耦合
起裂扩展模式
起裂
应力
破坏强度
Keywords
3D crack
hydro-mechanical coupling
initiation and propagation mode
initiation stress
failure strength
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究
杨磊
梅洁
李术才
李邦翔
郭孔灵
张波
杨为民
张强勇
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
10
下载PDF
职称材料
2
水力耦合作用下三维中空裂隙扩展模式与材料破坏强度的试验研究
李邦翔
朱维申
杨磊
虞松
梅洁
蔡卫兵
张强勇
陈云娟
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
5
下载PDF
职称材料
已选择
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