基于SENDB试样的砂岩复合脆性断裂行为研究

摘要：

基于岩石裂缝多为三维的事实,对不同裂缝长度和支座间距组合下的单边切槽深梁(SENDB)试样3个形状因子(即量纲一化的Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子、量纲一化的T应力)进行三维标定,并与已有的二维数值标定结果进行细致对比,相关结果为科学使用SENDB试样开展岩石复合断裂韧度测试,讨论试件厚度对岩石复合断裂韧度计算的影响等奠定了基础.结果表明,由三维模型获得的几何因子相比二维模型所得结果更大,故使用二维计算结果确定的断裂韧度将比实际值小,对水力压裂这类“造缝”岩石工程设计可能带来不利影响.最后,基于SENDB试样开展从纯Ⅰ型到纯Ⅱ型的砂岩复合断裂韧度测试,并利用广义最大周向应力(GMTS)准则从理论上研究SENDB砂岩试样裂纹尖端的三维微破裂区与载荷复合度的关系.研究表明,随着裂缝倾角β的增加,由最大周向应力确定的微破裂区范围从中间大两头小变为中间小两头大;其次,裂纹在扩展方向上的临界微破裂区并非GMTS准则所采用的不变量r0=(2π)-1(KIc/σt)2;更为关键的是,纯Ⅰ型裂纹和纯Ⅱ型裂纹对应的临界微破裂区半径并不相等,进而从根本上否定了GMTS准则的理论假定,相关结果为合理使用GMTS准则提供了参考并指明了GMTS准则的改进方向.

关键词：岩石力学、单边切槽深梁试样、断裂韧度、复合断裂、微破裂区

所属期刊栏目：36

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：四川省应用基础研究计划2015JY0280;国家重点研发计划2016YFC0600702Supported by the Basic Research Project of S&T Department of Sichuan ProvinceGrant 2015JY0280;State Key Research Development Program of ChinaGrant 2016YFC0600702

在线出版日期：2018-02-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2884-2894