层理方向对砂岩断裂模式及韧度的影响规律试验研究

层理方向对砂岩断裂模式及韧度的影响规律试验研究

论文摘要

为了探索具有层理面的砂岩断裂力学性质的各向异性,开展了具有不同层理方向的半圆形砂岩试样在不同切缝角度下的三点弯试验研究,揭示了层理方向对砂岩应力强度因子、断裂韧度及破裂模式的影响规律。试验结果表明试样破裂模式受层理面与荷载方向夹角θ控制:θ=0°时,沿层理面张裂破坏;θ=30°时,沿层理面剪切破坏;θ=45°,60°时,切层和沿层理面混合破裂;θ=90°时,切层破坏。不同层理角度的试样测得的断裂韧度差异较大,切缝角α=0°时,θ=90°试样断裂韧度最大,θ=0°试样断裂韧度最小,且KImax/KImin=2.36。运用有限元计算了各试样的无量纲化应力强度因子,结果表明切缝角α=0°时,无量纲化II型应力强度因子YII受层理面与荷载方向夹角θ影响显著:θ=0°,90°试样YII=0,呈现I型断裂;θ=45°,60°试样YII≠0,呈现出I-II复合型断裂;θ=30°试样YII最大,以II型断裂占主导,其余切缝角度下试样无量纲化I型应力强度因子与II型应力强度因子随层理角度θ的变化呈现不同的变化规律。通过扩展有限元XFEM计算出的试样起裂角、断裂韧度及断裂路径与试验结果吻合较好,结果表明各试样的起裂角随层理面与荷载方向夹角θ及切缝角α的变化呈现一定的各向异性。试验所得规律有助于更全面理解具有层理面岩石的断裂特性,并可作为对各向异性岩石断裂力学理论研究和数值计算的有益补充。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李斌,黄达,姜清辉,陈国庆

关键词: 半圆形砂岩试样,层理方向,三点弯试验,应力强度因子,断裂韧度,破裂模式

来源: 岩土工程学报 2019年10期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 重庆大学土木工程学院,河北工业大学土木与交通学院,武汉大学土木建筑工程学院,成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金面上项目(41672300)

分类号: TU45

页码: 1854-1862

总页数: 9

文件大小: 1023K

下载量: 216

相关论文文献

  • [1].层理面特性对砂岩断裂力学行为的影响研究[J]. 岩土力学 2020(03)
  • [2].含层理面煤试样的巴西圆盘劈裂实验及数值模拟研究[J]. 矿业科学学报 2020(02)
  • [3].切削和侵入作用下层理岩层破碎机理浅析[J]. 地下空间与工程学报 2018(02)
  • [4].受载含层理煤体裂隙演化与渗流特性模拟研究[J]. 中国安全科学学报 2017(10)
  • [5].页岩力学特性的层理效应及脆性预测[J]. 岩性油气藏 2018(04)
  • [6].页岩层理结构对超声波特性响应分析及应用[J]. 石油勘探与开发 2019(01)
  • [7].三点弯曲条件下不同层理面强度对裂纹扩展过程的影响[J]. 煤炭学报 2019(10)
  • [8].干燥和饱水状态下含层理构造板岩巴西劈裂实验能量研究[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2018(08)
  • [9].不同倾角层理岩体爆破应力波传播规律[J]. 科学技术与工程 2018(23)
  • [10].椭圆颗粒层理面定向对密实颗粒试样单剪力学特性的影响(英文)[J]. Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2017(05)
  • [11].高应力状态下穿过层理爆破致裂的动态行为研究[J]. 岩石力学与工程学报 2018(04)
  • [12].层理对页岩纵波特性的影响[J]. 岩性油气藏 2019(03)
  • [13].水平应力作用下层理面对巷道稳定性影响分析[J]. 中国水运(下半月) 2017(12)
  • [14].层理对岩石抗压强度影响分析[J]. 居舍 2017(35)
  • [15].层理面倾角对围岩蠕变及支护结构力学特性的影响研究[J]. 施工技术 2019(11)
  • [16].不同层理倾角对煤岩力学特性的演化规律研究[J]. 山西建筑 2018(19)
  • [17].具有显著层理面的红砂岩力学性质研究[J]. 化工矿物与加工 2018(03)
  • [18].含层理岩石单轴损伤破坏声发射参数及能量耗散规律[J]. 煤炭学报 2018(03)
  • [19].页岩水平井井眼轨迹方位与层理面产状的关系[J]. 断块油气田 2018(03)
  • [20].板岩渐进剪切破坏各向异性及其数值模型研究[J]. 地下空间与工程学报 2018(04)
  • [21].层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验[J]. 振动与冲击 2017(21)
  • [22].黑色页岩动载破坏的层理效应及损伤本构模型研究[J]. 岩石力学与工程学报 2019(07)
  • [23].张拉作用下页岩裂缝扩展演化机制研究[J]. 岩石力学与工程学报 2019(10)
  • [24].考虑煤体层理方向效应的液态CO_2致裂增透规律[J]. 煤矿安全 2019(08)
  • [25].层理效应对黑色页岩抗拉强度影响及其能量分析[J]. 高速铁路技术 2019(02)
  • [26].微波照射下层理矿石破碎的能耗与粒度研究[J]. 有色金属(选矿部分) 2019(03)
  • [27].层理对煤体破坏中磁信号特征影响的数值模拟研究[J]. 煤炭学报 2018(08)
  • [28].层理对煤岩动态断裂及能量耗散规律影响的试验研究[J]. 岩石力学与工程学报 2017(S2)
  • [29].层状岩体强度数值模拟及其讨论[J]. 东北大学学报(自然科学版) 2010(10)
  • [30].泥页岩前期名义固结压力的层理效应研究[J]. 岩石力学与工程学报 2018(01)

标签:;  ;  ;  ;  ;  ;  

层理方向对砂岩断裂模式及韧度的影响规律试验研究
下载Doc文档

猜你喜欢