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类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:岩土工程学报
  • 时间:0
  • 页码:1050-1059
  • 分类:TU452[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201, [2]湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201, [3]中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51174088,51074071,50974059):湖南省自然科学基金项目(10JJ3007);湖南省教育厅项目(11C0539);湖南省高校科技创新团队支持计划项目;湖南省优秀博士学位论文获奖作者科研资助项目(YB20118040)
  • 相关项目:动静态组合加载模式下机具破岩机理与效能研究
中文摘要:

进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹-翼形裂纹贯通、翼形裂纹-原生裂纹贯通和翼形裂纹-翼形裂纹-剪切裂纹贯通的3种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的压剪岩石裂纹的流变断裂判据和计算模型。利用流变断裂实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变贯通的理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。

英文摘要:

Based on the experiments of creep fracture of rock-like cracks under compressive-shear load and biaxial compression, a subcritical propagation fracture toughness test on rock-like materials is made by using the constant displacement load relaxation method of double torsion specimens. The presence of creep fracture is confirmed on a laboratory-scale, and three creep fracture coalescence pattems are obtained: wing crack to wing crack, wing crack to primary crack, and wing crack to wing crack to shear crack. The creep fracture of rock-like materials is a stable crack growth essentially due to the subcritical propagation of rock-like cracks. Subcritical propagation occurs in rock-like cracks. Based on viscoelastic fracture mechanics, rheologic mechanics and energy principles, the corresponding potential functions are deduced in which inner variables are stress intensity factor, wing crack length and time. The creep fracture criterion and computational model for various damage effects and rock cracks under compressive-shear load are established. Using the experiments of creep fracture to verify these computational models, the theoretical time agrees with the experimental one of creep coalescence. The error between the experimental results and theoretical models will be larger when the propagation direction of wing crack is far away from the direction of the maximum pressure stress. The proposed method and theoretical criterion will provide a new and practical tool for studying the microscopic mechanism of creep fracture of rock cracks and the macro-mechanism of creep fracture in rock engineering.

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期刊论文 69 会议论文 1 获奖 10 专利 3
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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826