基于DIC的3D打印交叉节理试件破裂机制研究

摘要：

为研究交叉节理的存在对岩体破裂机制的影响,采用3D打印技术制备了可模拟岩体交叉结构面的节理模型,通过相似材料浇筑形成含预制交叉节理的试件,并基于数字图像相关技术(DIC)分析了单轴压缩下试件裂纹起裂、扩展及破坏模式.研究结果表明:采用3D打印技术制作的闭合节理模型,可以有效替代传统的切割、插缝等方法形成的张开型节理裂隙.基于此展开的试验结果表明,交叉节理存在会显著降低试件强度,且随着交叉角度的增大,试件强度先升高后降低,在45°和60°之间达到最大值,峰值应变与强度呈现相反的变化规律;裂纹扩展过程可分为微裂隙闭合阶段、微破裂发展阶段、主节理起裂扩展阶段和次节理迅速延伸阶段,这与应力-应变曲线各阶段——对应.研究还发现,在交叉节理岩体中,次节理对破裂的影响主要体现在峰后阶段,结合最大畸变能理论表明,其对主节理尖端应力分布影响较小,主节理对岩体的破坏起绝对控制作用,这对岩体工程有一定的指导意义.

关键词：3D打印、交叉节理、单轴压缩、数字图像相关技术(DIC)、裂纹扩展

所属期刊栏目：41

分类号：TU454(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;中国博士后科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目

在线出版日期：2021-03-08（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：3862-3872