岩石偏心圆孔单裂纹平台圆盘的动态裂纹扩展与止裂

摘要

针对平台圆环构型的优点,提出偏心圆孔单裂纹平台圆盘(cracked eccentrically holed flattened disc,CEHFD),该试样具有更长的断裂路径.利用霍普金森压杆加载系统,径向冲击CEHFD试样,完成Ⅰ型动态断裂实验.砂岩试样表面粘贴应变片和裂纹扩展计,用于监测裂纹动态起裂、扩展和止裂的全过程.实验表明,在整个断裂过程中,裂纹非匀速扩展,裂纹扩展速度在裂纹起裂后加速上升,在裂纹止裂前有明显的减速,与地震时断层的动态破裂全过程完全吻合.采用实验-数值-解析法得到动态应力强度因子,其时间历程呈现先增大后减小的趋势.根据断裂过程不同时刻,得到相应的动态起裂韧度、扩展韧度及止裂韧度.在动态断裂全过程中,动态扩展韧度为速度的函数,变化趋势与速度一致,随着时间先增大后减小;动态起裂韧度大于动态止裂韧度,止裂韧度随着裂纹最大扩展速度的增大而降低,并且有较大的离散性.