人字形切槽巴西圆盘岩石试样复合型断裂渐进过程数值模拟研究

摘要：

人字形切槽巴西圆盘（CCNBD）岩石试样由于诸多优点，被国际岩石力学学会确定为岩石I型断裂韧度测试建议方法，并被众多学者应用于复合型（包括纯Ⅱ型）断裂试验研究。然而，CCNBD在复合型荷载下的渐进断裂机理尚未完全获悉，复合型断裂韧度测试基于的穿透直裂纹扩展假设并未严格评估，用于复合型断裂研究的合理性还未得到有效验证。采用细观损伤力学软件首次模拟得到 CCNBD 在复合型荷载下的渐进破坏过程。结果显示：裂纹不仅萌生于人字形韧带尖端，且易产生于切槽边缘，造成真实裂纹前缘为曲线形，与人字形切槽试样断裂韧度测试所基于的穿透直裂纹假设不符；裂纹并非沿着预制人字形韧带平面扩展到其根部，切槽边缘的破裂方向均朝向加载端，形成扭曲的三维翼形裂纹。数值模拟结果同物理实验对比，十分吻合。CCNBD的裂纹形态和渐进扩展规律不符合当前普遍采用的复合型测试原理，因此采用CCNBD试样进行岩石复合型（包括纯Ⅱ型）断裂韧度测试值得商榷。

关键词：渐进断裂、人字形切槽巴西圆盘、复合型、翼型裂纹、声发射

分类号：TU43(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划“973”计划项目2015CB057903；教育部新世纪优秀人才项目NCET-13-0382；四川省杰出青年基金项目2014JQ0004

在线出版日期：2016-03-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2189-2197