基于视频图像和扩展有限元法的花岗岩裂缝扩展过程

摘要

裂隙的萌生扩展过程对岩石变形破坏过程起着极为重要的作用.根据花岗岩室内单轴压缩试验时拍摄的视频图像,使用数字图像处理技术确定岩石中不同细观组分的分布情况,将最大周向拉应力破坏准则作为裂缝的起始条件,使用扩展有限元方法研究了变形破坏过程中岩石试样中的应力场、位移场、不同组分损伤情况及其与裂缝萌生扩展过程的关系.结果表明,根据应力场分布和损伤状态变化特征可以估计裂缝的萌生扩展过程,裂缝通常萌生于荷载的作用位置附近和细观组分强度较低的分布区域,裂缝扩展伴随着裂缝尖端的应力集中现象,纵向和横向裂缝扩展方向均受荷载方向影响,裂缝相互贯穿则导致岩石的完全破坏.研究成果对分析岩石变形破坏过程具有一定的参考价值.