单轴压缩下加锚裂隙类岩石试块裂纹扩展试验及PFC3D模拟

摘要：

为探究锚杆对裂隙岩体的锚固效应及其对裂纹扩展的影响,分别制作裂隙倾角为15°、30°、45°、60°、75°以及90°的无锚和加锚类岩石试块,利用MTS816岩石伺服试验机进行单轴压缩试验,并采用声发射和数字照相技术对裂纹扩展过程进行同步监测和记录.此外,使用颗粒流软件PFC3D进一步研究不同锚固角对裂纹扩展的影响.结果 表明:锚固体的峰值强度、弹性模量以及起裂应力较无锚试块均有提高.锚杆的存在降低了拉伸裂纹萌生和扩展时的应力强度因子,能够有效限制拉伸裂纹的萌生和扩展,并且抑制剪切裂纹的出现.拉伸裂纹的萌生和扩展过程可分为初始阶段和加速阶段,加锚试块预制裂隙两端特征点的位移明显小于无锚试块.根据PFC3D模拟结果,锚固角β=45°时,锚杆锚固作用最明显,随着锚固角度β的增加,拉伸翼裂纹发育程度先增高后降低,预制裂隙试块破坏模式由剪切破坏转为拉剪复合破坏,再转变为剪切破坏.该研究结果可为分析岩体工程的稳定性提供一定的参考.

关键词：岩石力学、类岩石试块、锚固作用、裂纹扩展、PFC3D

所属期刊栏目：42

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金No.51704279.No.51979272.No.51579239

在线出版日期：2021-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1681-1692