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岩体在自然状态下存在一定的节理裂隙,而这些节理裂隙往往对岩体的强度起着决定性的作用。故要探讨实际工程中所存在的复杂的工程地质情况,则必须先探究岩体中裂隙对岩体强度的影响。本文主要研究的是在单向受力情况下初始裂纹的起裂和扩展,从而推断含初始裂隙的岩体的破坏模式。 本文采用含有不同倾角和中心错位间距的十字正交初始裂纹的试件来表示存在不同状态的初始裂隙的岩体。通过控制单一变量可得到初始裂纹倾角和裂纹间距两者对试件力学性质的影响。本文主要内容如下: ①简单的阐述了国内外对于岩石中初始裂纹扩展的研究现状,并以断裂力学为基础的裂纹扩展机理研究理论进行总结。 ②根据原岩的相关物理力学性质选择具有相似力学性质的材料。通过对相似材料的组成成分进行大量的力学性能试验,最终确定相似材料的配合比。采用AGI-250KN型电子精密材料试验机(伺服试验机)对试件进行单轴压缩试验并采用RDT/16型高速动态记录系统进行全过程的图片采集。 ③根据实验过程中压缩试验系统所采集的数据信息,将这些信息进行数据处理。把处理后的数据通过绘图软件ORIGIN将不同裂纹倾角和裂纹中心错位间距的十二组试件绘制出相应的应力—应变曲线以及峰值应力与变量等图形。 ④根据高速摄像仪所拍摄的裂纹起裂和扩展的全过程,并结合相关力学性质的数值与图形进行对比分析。以控制单一变量为原则分别阐述裂纹倾角和裂纹中心错位间距对初始裂纹起裂和扩展的影响,并对试件的峰值应力和峰值应变进行分类讨论。 ⑤通过采用商业软件 ABAQUS对十二组试件进行数值模拟,分析初始裂纹在不同的裂纹倾角和裂纹中心错位间距情况下新裂纹的萌发与扩展情况。根据ABAQUS软件中的运算结果与单轴压缩实验所得结论进行对比分析,从而验证数值模拟运算结果和试验结果的可靠性。