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水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:中南大学学报(自然科学版)
  • 时间:0
  • 页码:649-654
  • 语言:中文
  • 分类:O342.1[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083, [2]湖南城市学院土木工程学院,湖南益阳413000
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金资助项目(50774093,10972238);湖南省自然科学基金资助项目(07JJ6084);中南大学博士生创新项目(2009bsxt060)
  • 相关项目:水—岩作用下裂隙岩体损伤—流变—断裂耦合理论及应用研究
中文摘要:

采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子K1的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n。通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响。研究结果表明:对于大理岩,其4为自然状态下的8.07×10^16倍,n由自然状态下的48.33下降到8.28;对于混合岩,其彳为自然状态下的5.45×10^9倍,n则由自然状态下的60.20下降到21.86,说明对应于同一应力强度因子水平,水作用下的岩石亚临界裂纹扩展速度要快;水的存在使得岩石的断裂韧度K3C明显降低,对于大理岩,自然状态下的K1C为3.0316MN/m^3/2,水岩作用后K3C为2.2070MN/m^3/2,下降27.19%;对于混合岩,2种状态下的K1C分别为2.0877和1.9398MN/m^3/2,下降7.08%。该实验结果可为复杂矿岩的稳定性分析提供可靠依据。

英文摘要:

By adopting the double-torsion load-relaxation method at constant displacement, two kinds of rocks were tested to get the parameters of subcritical crack growth and fracture toughness (K1C). In order to compare the parameters of rocks in different environments, the test specimens were divided into two groups: one group was immersed in groundwater and the other in air. The relations of the stress intensity factor K1 and the subcritical crack growth velocity v were obtained by test, and the subcritical crack growth parameters A and n were also obtained. The behavior of subcrtical crack growth in different environments was analyzed. The results show that compared with marble specimens in natural state, .4 increases in 8.07 × 10^16 folds but n decreases from 48.33 to 8.28 because of the water-rock interaction. And in migmatite test, A also increases in 5.45×10^9 folds and n decreases from 60.20 to 21.86. Meanwhile, the fracture toughness KIC also decreases obviously due to water effect. The Kic of marble is 3.031 6 MN/m^3/2 in air and 2.207 0 MN/m^3/2 in water, and it decreases by 27.19%. And for migmatite, the KIC is 2.087 7 M-N/m^3/2 in air and 1.939 8 MN/m^3/2 in water, decreases by 7.08%, which shows that the water-rock interaction speeds up the subcritical crack growth. Reliable references are provided by the testing results for studying time-dependent of rock stability.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 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,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,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)
  • 被引量:20874