预制裂隙3D打印岩体能量演化和破裂机制

摘要

以光敏树脂为原材料设计制作了不同裂隙倾角的3D打印岩体试样,开展了单轴压缩试验并结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术对试样破坏模式、力学特性、能量演化和破裂机制进行分析。结果表明:单轴压缩荷载下,试样在预制裂隙端部萌生剪切裂纹或张拉裂纹,预制裂隙角度对试样破坏模式影响显著;试样应力应变曲线分为4段:压密、弹性变形、塑性变形和破坏段;试样峰值应力和弹性模量在裂隙倾角22.5°和90°时分别取得最小和最大值;试样能量演化曲线分为5段,即压密耗能、线性储能、能量跳跃积聚、弹性应变能释放和能量耗散段;加载初期试样存在不均匀应变区域,随着荷载增大,高应变带有规律地出现;试样上下翼起裂角相近且随预制裂隙倾角增加而有规律地减小;试样畸变能越大,承载能力越差。