砂浆试块在动静荷载下的裂纹扩展试验及数值分析

摘要

为研究深埋隧道在钻爆法开挖时的岩体裂纹扩展规律，建立了2个由多个水泥砂浆试块组成的可模拟节理分布和施加不同应力的组合模型，分别命名为模型1和模型2,模型尺寸为180 cm×80 cm×25 cm(长×宽×高),其中，母体尺寸为60 cm×80 cm×25 cm,母体两侧分别为单条节理和多条节理块体，通过施加不同静应力，分析了9次累计爆破产生的动荷载对砂浆试块母体沿静加载方向裂纹扩展的影响。结果表明：当静应力从0.5 MPa增加到5 MPa时，两个模型上表面都产生了沿静应力加载方向的裂纹，其主裂纹扩展方向与静应力加载方向之间形成了夹角，且裂纹长度大于60 cm,在模型1底部形成了爆破漏斗轮廓，直径约30 cm,未脱落，而模型2底部形成了直径约52 cm、深10 cm的漏斗，且漏斗已脱落。数值分析验证了不同静应力对爆破裂纹扩展方向有导向作用，与模型试验结果完全一致，所不同的是数值计算的主裂纹长度小于模型试验的裂纹长度，分析了造成这种偏差的原因。

关键词

静应力 / 爆破 / 裂纹 / 模型试验 / 数值分析