基于DIC技术的3D打印节理试件破裂机制研究

摘要：

为了准确表征不同角度预制节理岩石在单轴压缩下的变形破坏模式,基于3D打印技术制作了节理模型用于模拟岩体中的结构面,通过水泥砂浆的浇筑得到含不同角度预制节理的岩石试件并进行单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术(DIC)观测、分析试验过程中试件裂纹产生、扩展以及贯通过程.结果 表明:随着预制节理从0°增加到90°,试件强度与峰值应变均呈现先降低后升高的变化趋势,0°和45°试件弹性模量相对于完整试件有所降低.基于DIC检测结果,0°、30°、45°及60°试件裂纹皆从预制节理尖端部位起裂,各角度试件的起裂应力与试件强度变化规律一致.各角度试样起裂时在剪应力控制下以剪切翼型裂纹形式起裂,0°与45°试件裂纹在扩展过程由剪切发展为张拉型裂纹,30°和60°试件以剪切裂纹形式贯穿始终,90°试件从底部起裂并最终表现为张拉破坏.研究还发现,下翼起裂角θ2和上翼起裂角θ1之间存在明显的线性正相关关系,关系式为θ2=0.828 6θ1+ 12.185,且起裂应力大小变化与峰值应力变化一致,皆随节理角度的增加先减小后增大.

关键词：3D打印、单节理、单轴压缩、数字图像相关(DIC)技术、裂纹扩展、裂纹起裂角

所属期刊栏目：41

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室2017年开放基金课题;中央高校基本科研业务费专项资金

在线出版日期：2020-12-16（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：3214-3224