含V型相交裂隙岩体的力学特性及破坏模式试验 论文

为深入了解V型相交裂隙岩体试件的力学特性和裂纹演化规律，采用MTS815电液伺服控制试验机对含不同夹角V型相交裂隙岩体试件进行了常规单轴压缩试验。基于试验结果，详细分析了试件的应力-应变曲线、强度与变形特性、裂纹演化与破坏模式及能量耗散特征。

研究结果表明：①裂隙试件的应力-应变曲线进入裂纹萌生与扩展阶段早于完整试件，在峰前出现了明显的应力降现象。在峰后破坏阶段，完整试件表现为应力-应变曲线的快速跌落，而裂隙试件呈现台阶状多阶段性跌落，甚至缓慢水平下降，体现出明显的延性破坏特征。相关的研究可以参考《单裂隙岩石在单轴压缩下破坏的数值模拟》，该文对类似的现象进行了数值模拟分析。

②裂隙试件的峰值应力、弹性模量和峰值应变均有明显减小。峰值强度和弹性模量随裂隙夹角的增加呈先增大后减小的变化趋势。轴向峰值应变主要受裂隙夹角的影响，总体随夹角的增大呈线性减小的趋势；对于弹性模量和强度的变化趋势，可以进一步参考《基于应变软化模型的岩体单轴压缩裂隙扩展》中的相关讨论。

③裂隙的存在能够完全改变岩体试件的破坏模式，随着裂隙夹角的逐渐增加，裂隙试件破坏模式的演化过程为：台阶式张拉-剪切复合破坏（30°）→张拉-八字形剪切复合破坏（60°）→台阶式平行双斜面剪切破坏（90°）。当裂隙夹角为60°时，试件的裂纹演化和破坏模式体现出对加载方向近似的结构对称性特征；这一现象在《三轴压缩条件下煤岩力学特性及破坏模式》一文中也有类似的观察。

④相交裂隙试件单轴压缩破坏的弹性应变能显著低于完整试件，这与裂隙在试件内部引发的局部应力集中现象密切相关。对于弹性应变能的具体表现及其影响因素，可以进一步参考《高应变率单轴压缩下岩体裂隙扩展的细观位移模式》中提供的实验结果和分析。