水压作用下岩体裂隙压剪起裂准则

作者：刘红岩^*; 周月智; 张光雄; 薛雷; 郑秀华

来源：中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(03): 920-929.

• 岩体
• 闭合裂隙
• 非闭合裂隙
• 压剪起裂准则
• T应力
• 临界水压

为深入研究裂隙闭合与非闭合2种情况下裂隙水导致岩体压剪断裂机理，建立相应的压剪起裂准则。首先，研究初始地应力及裂隙水压作用下的非闭合裂隙尖端应力强度因子及起裂准则，并讨论压剪系数和水压对裂隙压剪起裂应力的影响；其次，研究闭合裂隙压剪破坏机理，并讨论裂隙尖端相对临界尺寸和裂隙面摩擦因数对临界水压(裂隙起裂时的水压)的影响；最后，采用室内试验及现场测试结果对上述两类准则的合理性进行验证。研究结果表明：非闭合裂隙尖端应力强度因子KⅠ应为裂隙面上法向压应力引起的K(Ⅰ(N))及平行于裂隙面的横向压应力引起的K(Ⅰ(T))之和，且其起裂模式多为压剪起裂；基于周群力等提出的经验压剪断裂准则，提出相应的非闭合裂隙压剪起裂准则；随着压剪系数增加，起裂应力分别呈非线性增加；随着水压增加，起裂应力呈非线性减小。在水压作用下，闭合裂隙压剪起裂模式往往为拉伸起裂，且裂隙尖端的KⅠ≡0，由此提出了考虑裂隙尖端T应力的修正最大周向应力准则；随着裂隙尖端相对临界尺寸增加，临界水压呈线性减小；随着裂隙面摩擦因数增加，临界水压呈非线性增加。

• 单位
  中国地质大学（北京）; 中国科学院; 中国科学院地质与地球物理研究所