岩石拉伸剪切破裂试验研究

• 作者: 刘艳辉 李守定 李晓 赫建明 郭静芸
• 来源期刊: 工程地质学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 岩石破裂 拉伸剪切 试验研究
• 年，卷（期）: 2014,（4）
• 所属期刊栏目: 基础研究
• 页码范围: 655-666
• 页数: 12页
• 分类号: P642.3
• 字数: 8055字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2014.04.011

摘要

岩石拉伸剪切破裂是一类特殊应力状态条件下的破裂形式，属于同时受垂直于破裂面的法向拉应力和平行于破裂面的剪应力作用的复合破裂模式。在研制的DSC-800电液伺服测控岩石拉伸剪切试验仪的基础上，进行了大量花岗闪长岩和砂岩的拉伸剪切试验，开展了配套的破裂断口三维激光扫描、扫描电子显微镜（SEM）、岩石物理力学性质试验、颗粒流离散元（PFC）数值模拟等相关试验，利用分形理论研究了岩石拉剪破裂面特征，研究了岩石拉剪-压剪全区破裂准则、剪切速率对岩石拉剪破裂强度的影响，采用颗粒流离散元研究了岩石拉剪破裂过程。研究结论如下：（1）岩石拉剪破裂面的宏观与微观分形维数即粗糙度随着拉应力的增加而增大；（2）岩石的微观断裂形式是拉伸破坏和剪切破坏的结合。当拉应力较小时，岩石的微观断裂形式主要表现为剪切破坏，并且随着拉应力的增加，岩石的拉伸破坏形式表现得更加明显；（3）岩石在拉伸剪切区的破裂拉应力与剪应力成线性负相关关系，在拉伸剪切应力区的岩石破裂线斜率比压缩剪切区大，岩石在拉伸剪切应力条件下比压缩剪切应力条件下容易破裂；（4）在岩石拉伸剪切条件下，剪切速率与剪切强度成非线性反相关关系，随着剪切速率的增加，岩石拉剪破裂面粗糙度增加；（5）建立了岩石拉伸剪切PFC数值试验模型，模拟了岩石拉伸剪切破裂过程中的力链演化以及剪切速率对拉剪破裂面粗糙度的影响，获得了与实验室试验一致的结果。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李晓	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	192	3933	35.0	55.0
2	刘艳辉	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	19	582	12.0	19.0
3	李守定	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	36	1260	20.0	35.0
4	赫建明	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	23	647	13.0	23.0
5	郭静芸	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	6	38	2.0	6.0