砂泥岩斜坡中复合岩体裂隙动态扩展机制研究
编号:3792
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更新:2023-04-25 14:06:47
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特邀报告
摘要
砂泥岩斜坡中存在结构和强度存在差异的复合组构岩体,岩体中裂隙的萌生、扩展对潜在破坏面的形成具有重要影响。通过含裂隙砂泥岩试样的压缩试验和非接触的数字散斑相关技术(DIC)监测,获得了复合岩体中裂隙扩展的规律,并通过离散元数值试验,揭示了其裂隙动态扩展的内在机制。
砂泥岩复合岩体的峰值强度随宏观裂隙角度增大而增大,裂隙尖端下翼的起裂角大于上翼起裂角,下翼比上翼更易受加载方向的影响;砂泥岩复合岩体中0°裂隙的尖端分别向上下垂直扩展,整体呈现为I-II(张开型-滑移型)复合型裂纹;45°裂隙扩展路径近似“中心对称”,为I-II复合型裂纹;90°裂隙形成上下贯通的张拉裂纹,整体呈现为I型裂纹。含双裂隙岩体的裂隙扩展与含单裂隙基本相同,主要在于岩桥两端的裂隙贯通过程的不同。砂泥岩复合岩体的裂隙扩展在跨越复合岩体界面时会发生弯折、偏转,存在明显的界面效应。
通过不同裂隙倾角的离散元数值试验研究,当裂隙角度较小(0°-30°)时,复合岩体起裂应力不大于砂岩起裂应力;当裂隙角度较大(45°-60°)时,复合岩体起裂应力大于砂岩起裂应力;当在裂隙角度接近直立(>75°)时,复合岩体起裂应力位于泥岩和砂岩起裂应力之间。复合岩体变形破坏中,裂隙首先在砂岩中起裂,以剪切裂纹为主,随后泥岩层产生以张拉裂纹为主的破坏,所有裂隙中约2/3的裂纹为剪切裂纹。
不同倾角的砂泥岩复合岩体的复杂裂隙系统扩展试验表明,裂隙从砂岩层穿越泥岩层的裂纹扩展路径近似呈“阶梯状”,其破坏模式与砂泥岩复合岩体组成的卡门子湾滑坡破坏面的形态吻合。
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