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摘要
地下矿山采空区顶板等地下工程岩体常面临拉剪破坏灾害，而目前对拉剪应力状态下裂隙岩体的破坏机制认识不深。为了探究裂隙岩体拉剪破坏规律，利用自主研制的拉剪辅助装置开展了单裂隙砂岩试样在法向拉应力条件下的直接剪切试验。结果表明：裂隙与水平剪切方向的夹角(逆时针方向，简称“裂隙角”)对拉剪强度及裂纹扩展形态有明显影响。随裂隙角从0°～180°变化，强度总体上先增大后减小，最大值出现在裂隙角为90°～120°。当裂隙角为锐角时容易发育从试样边缘开始的次生裂纹与裂隙端部发育的主裂纹形成成核破坏，而当裂隙角为钝角时仅从裂隙端部发育裂纹，裂纹路径相对较水平。随裂隙角从0°～180°变化，起裂方向角先减小后增大，当裂隙角为30°时最小。随着法向拉应力增大，裂纹较水平，起裂方向角总体上呈增大趋势。试样破坏以翼裂纹的拉伸破坏为主，当裂隙较陡时裂纹可从裂隙内部起裂扩展，这与压剪情况下试样破坏以剪切破坏或张拉-剪切混合破坏为主，当裂隙角为钝角时可出现反翼裂纹相比具有明显差异。通过DIC(数字图像相关)观测，分析了应变演化和位移场特征。随着剪应力的施加，预制裂隙处应变集中区域逐渐从中部向裂隙两端延展，裂纹沿着应力集中区域的内边缘起裂扩展。预制裂隙受到的应力状态与裂隙角有较大关系。裂隙角为90°以下时，随着裂隙角增大，预制裂隙从受拉至拉剪再到剪切变化，裂隙角为90°以上时仅受拉剪；而不同裂隙角时扩展裂纹的力学属性均以张拉为主。研究揭示了拉剪应力状态下裂隙岩体裂纹扩展特有的规律，可为地下岩体工程开挖稳定性评价提供理论参考。
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