内嵌裂纹几何特征对岩石宏细观蠕变破坏的影响研究

摘要

翼型裂纹模型是一个经典的岩石断裂分析模型.该模型在描述岩石断裂时将初始裂纹简化为圆形，导致其无法反映裂纹几何特征对岩石断裂过程的影响.本文对翼型裂纹模型进行改进，考虑裂纹的几何特征，将初始裂纹简化为椭圆形，并探究了裂纹长短轴之比对裂纹尖端应力强度因子的影响.为了进一步探究岩石裂纹几何特征对其蠕变扩展的影响，将裂纹亚临界扩展的Atkinson经验公式引入改进的翼型裂纹模型，并对岩石裂纹蠕变扩展的三阶段(减速扩展、稳定扩展和加速失稳)特征进行了分析；通过三峡花岗岩的蠕变试验，验证了模型的有效性.利用改进的翼型裂纹模型探究了岩石在不同地应力和初始损伤条件下裂纹长短轴之比对岩石裂纹蠕变扩展的影响，发现裂纹长短轴之比越小时，岩石蠕变扩展越慢，岩石越趋于稳定；当第一主应力减小或第三主应力增大时，岩石裂纹失稳时间增加；而初始损伤减小时，裂纹的失稳时间和长度都显著增加.

关键词

岩石蠕变 / 翼型裂纹模型 / 裂纹几何特征 / 裂纹长短轴之比 / 亚裂纹扩展