压缩荷载下泥岩裂缝演化规律的CT试验研究

摘要：

裂缝的演化与空间展布规律是影响泥岩盖层密闭效果的关键因素.为研究泥岩失稳破坏过程中裂纹的萌生、扩展和汇集贯通等演化规律,针对龙马溪组泥岩进行了单轴压缩下的同步CT扫描试验,通过裂纹面积的变化特征及裂纹结构的分形特性,探讨了不同加载水平下裂纹的演化规律,从细观尺度揭示了泥岩裂纹演化与宏观变形特性的关系.研究结果表明:泥岩CT图像灰度频率及裂纹面积的变化均可反映裂纹的演化特征.荷载水平(即当前荷载与峰值荷载之比)为0～20％时,裂纹面积迅速增加,裂纹开始萌生,但由于受到闭合效应的抑制,相对并不活跃;荷载水平(当前荷载与峰值荷载之比)为20％～65％时,裂纹面积变化不大,裂纹萌生效应和闭合效应同时进行,且作用大致相抵,泥岩进入稳定承压阶段;荷载水平为65％～85％时,裂纹面积陡然增加,裂纹进入扩展及汇集贯通阶段,而荷载水平为65％时的突然跳跃,表明裂纹从萌生闭合到扩展过渡具有突发性和瞬时性.随着荷载的继续增加,泥岩内部结构呈复杂化、混乱化的变化趋势,且裂纹从外向内逐渐贯通.裂纹分形维数呈现的增长—下降—再增长—再下降的波状变化规律,是裂纹萌生、闭合、扩展和归并等相互转化的结果.

关键词：泥岩、裂缝演化、CT扫描、裂纹面积、分形维数

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分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目No.51104144;国家重点基础研究发展计划973计划No.2010CB226701.

在线出版日期：2015-08-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1591-1597,1605