基于数字图像相关方法的层状板岩Ⅰ型断裂特性研究

作者：李二强; 冯吉利^*; 朱天宇; 张龙飞; 张洪昌

来源：采矿与安全工程学报, 2021, 38(05): 979-987.

DOI：10.13545/j.cnki.jmse.2020.0375

• 层理
• 炭质板岩
• 直缝半圆盘三点弯
• 断裂韧度
• 数字图像相关方法
• 变形位移场
• 断裂过程区

横观各向同性层状岩体的Ⅰ型张拉断裂破坏作为岩土工程常见问题受到广泛关注,对其开展研究具有重要的科学意义。本文以岷县木寨岭隧道炭质板岩为研究对象,利用CCD高速相机搭建观测系统来开展不同层理状态下直缝半圆盘三点弯(SCB)试验,通过数字图像相关方法分析炭质板岩裂纹扩展表面位移场演化特征和断裂过程区,研究结果表明:炭质板岩试样在韧带仅为宽度0.4mm的人工直缝尖端应力集中程度高,起裂易发生,导致相应峰值破坏载荷均较小,且断裂破坏呈显著脆性;炭质板岩层理对其张拉断裂特性显著影响,典型层理如ME,MD,MA型试样断裂韧度依次为0.195,0.097,0.168 MPa·■;通过数字方法揭示了试样裂纹起裂及断裂演化的拓展过程,断裂扩展路径受层理影响有显著差异;基于缝端口张开位移和缝尖表面位移场关系,提出了计算断裂过程区长度的简化方法,对比理论解结果较为接近,具有科学、合理性。

• 单位
  深部岩土力学与地下工程国家重点实验室; 建筑工程学院; 中国矿业大学（北京）