基于CT扫描的砂岩主次裂纹扩展特征及影响因素研究

• 作者: 王帅 许莹 张艳博 姚旭龙 刘祥鑫 梁鹏
• 来源期刊: 岩土工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: CT扫描试验 主裂纹 次生裂纹 荷载水平
• 年，卷（期）: 2022,（4）
• 所属期刊栏目: 论文|PAPERS
• 页码范围: 702-711
• 页数: 10页
• 分类号: TU431
• 语种: 中文
• DOI: 10.11779/CJGE202204013

摘要

为了研究岩石在压应力条件下主次裂纹的萌生及扩展规律,对砂岩在单轴压缩条件下的破裂过程进行CT扫描试验,分析了砂岩中主次裂纹的形貌特征;同时,定量探讨了砂岩在不同变形阶段主裂纹的表面积和体积以及次生裂纹的分形维数,并运用Image pro plus 6.0和Image J软件计算了砂岩在不同高度位置主次裂纹的长度和数量,研究了主次裂纹的扩展及其影响因素.研究结果表明,主导砂岩破裂的是萌生于砂岩表面两种不同方向的主裂纹,主裂纹表面积和体积的增长速率随着荷载水平的增加而不同.在主裂纹的周围产生了许多次生裂纹,次生裂纹的分形维数随着荷载水平的增加而非线性增加.不同荷载水平下,砂岩在不同高度位置的主次裂纹长度和数量变化各不相同.在砂岩破坏前,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是主裂纹的长度,在砂岩破坏后,影响砂岩主次裂纹扩展的主要因素是次生裂纹的长度.该结论对未来岩石破坏失稳的预测分析奠定了理论基础.