| 水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究 |
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| 引用本文： | 杨磊,梅洁,李术才,李邦翔,郭孔灵,张波,杨为民,张强勇.水力耦合作用下岩体3维裂隙的起裂扩展模式研究[J].四川大学学报(工程科学版),2018,50(6):174-183. |
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| 作者姓名： | 杨磊 梅洁 李术才 李邦翔 郭孔灵 张波 杨为民 张强勇 |
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| 作者单位： | 山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 土建与水利学院, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061,山东大学 岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金青年资助项目（51509146）；国家自然科学基金面上项目资助（51379114；51479107）；泰山学者工程专项经费资助 |
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| 摘 要： | 岩体裂隙在高地应力、强渗透压作用下极易发生扩展、贯通，导致岩体破裂失稳。为研究水力耦合作用下3维裂隙的起裂扩展模式，采用3维断裂分析软件FRANC3D建立水力耦合数值模型，进行数值模拟研究，并开展相应的含裂隙透明树脂类岩石材料室内破裂试验。通过对比模拟与试验结果，分析了不同断裂准则的适用性，验证了数值模型的可靠性。基于数值模拟调查了不同加载条件下裂隙前缘断裂参数的分布特征，获得了水压、侧压等关键因素对裂隙起裂角及扩展长度的影响规律。结果表明：采用优化的能量释放率准则模拟的3维裂隙空间起裂扩展模式与试验现象具有良好的一致性；裂隙长轴端点处的翼裂纹为Ⅰ-Ⅱ（张拉－滑移）型复合裂纹，短轴端点处的平面扩展为Ⅰ-Ⅲ（张拉－撕裂）型复合裂纹，除长、短轴端点外的其余位置发生Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合断裂；水压的存在显著改变了裂隙前缘的应力分布状态，水压增大可提高拉应力水平，明显促进张拉断裂的发生，使裂隙倾向于沿原裂隙面方向起裂，并导致裂隙前缘各处扩展速率趋于均衡；侧向压应力增大可显著促进张拉断裂，抑制滑移与撕裂断裂，并使裂隙前缘能量释放率呈降低趋势，从而抑制裂隙扩展，而侧向拉应力起相反作用，由此认为岩体在双向受压状态比拉压受力状态更为安全；侧向压应力与水压共同导致翼裂纹偏转角度明显减小，改变了3维裂隙的空间起裂扩展模式及岩体的宏观破裂形态。
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| 关 键 词： | 3维裂隙 水力耦合 应力强度因子 能量释放率 起裂扩展模式 |
| 收稿时间： | 2018/1/26 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2018/5/22 0:00:00 |
Research on the Initiation and Propagation Modes of 3-D Crack Under Hydro-mechanical Coupling |
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| YANG Lei,MEI Jie,LI Shucai,LI Bangxiang,GUO Kongling,ZHANG Bo,YANG Weimin and ZHANG Qiangyong.Research on the Initiation and Propagation Modes of 3-D Crack Under Hydro-mechanical Coupling[J].Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition),2018,50(6):174-183. |
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| Authors: | YANG Lei MEI Jie LI Shucai LI Bangxiang GUO Kongling ZHANG Bo YANG Weimin and ZHANG Qiangyong |
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| Affiliation: | Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,School of Civil Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China,Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China and Research Center of Geotechnical and Structural Eng., Shandong Univ., Ji''nan 250061, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | 3-D crack hydro-mechanical coupling stress intensity factor energy release rate initiation and propagation modes |
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