不同岩桥角度双裂隙砂岩单轴蠕变试验及三维数值模拟

摘要

为分析不同应力路径下岩桥角度α对岩体强度和破坏特征的影响规律,通过制备7种含不同α的双裂隙砂岩试样,依次开展常规单轴和单、多级蠕变试验。试验结果显示:α对试样的特征应力存在较大影响,但同类型岩体各特征应力之间的比例受α的影响较小;各岩体试样的长期强度σL与对应起裂应力σci非常接近,可将σci看成岩体的长期强度,从而只需通过常规压缩试验便可估算岩体σL值。裂纹扩展方面,α相同的试样在4种加载路径下的贯通特点基本一致:α=0°~45°试样破坏时岩桥均未贯通,而α=60°~90°试样则均呈现岩桥直接贯通破坏的模式。表明α对裂纹扩展的影响要大于应力路径的影响。另外,部分试样还呈现出表观裂纹和内部裂纹扩展并不一致的现象,鉴于此,基于连续介质单元模拟,提出一种基于塑性应变的裂纹扩展判断方法,并建立三维模型进行计算,模拟结果显示与试验结果较为一致。该方法较传统通过塑性区判断裂纹扩展更为准确,可为岩体裂隙的三维时效扩展模拟提供一定的参考和借鉴。